μPD795結(jié)構(gòu)原理及驅(qū)動(dòng)時(shí)序

1μPD795結(jié)構(gòu)原理及驅(qū)動(dòng)時(shí)序

1.1 μPD795結(jié)構(gòu)原理

μPD795是NEC公司生產(chǎn)的高靈敏度、低暗電流、具有內(nèi)置放大電路和采樣保持電路的線陣CCD圖像傳感器。它內(nèi)部包含一列1 024像元的光敏二極管和兩列525位的電荷轉(zhuǎn)移寄存器。可以工作在5 V驅(qū)動(dòng)(脈沖)和12 V電源條件下。同時(shí)μPD795具有出色的光電特性，很高的轉(zhuǎn)移效率，達(dá)到了99.996%。主要由三個(gè)模塊組成：表面積分單元，用于產(chǎn)生電荷信號(hào);CCD移位寄存器，用于電荷信號(hào)轉(zhuǎn)移;輸出放大器，將電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，封裝形式為20腳DIP。中間一排是由光敏二極管構(gòu)成的光敏陣列，有效單元為1 024位，其作用是接收外界的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電荷信號(hào)，光敏陣列兩側(cè)分別為轉(zhuǎn)移柵和電荷轉(zhuǎn)移寄存器，在傳輸門時(shí)鐘信號(hào)φTGO的作用下，像元的光電信號(hào)分別轉(zhuǎn)移到位于其兩側(cè)的CCD轉(zhuǎn)移柵。而后CCD的MOS電容中的電荷信號(hào)在φIO的作用下從輸出端口串行輸出。

1.2 驅(qū)動(dòng)時(shí)序分析

CCD器件需要三路以上的驅(qū)動(dòng)時(shí)序脈沖。各驅(qū)動(dòng)脈沖必須嚴(yán)格滿足相位時(shí)序要求，才能保證CCD器件正常工作。該芯片正常工作需要四路脈沖，分別為電荷轉(zhuǎn)移寄存器時(shí)鐘φIO、復(fù)位時(shí)鐘φRO、采樣保持時(shí)鐘φSHO以及傳輸門時(shí)鐘φTGO。他們之間的時(shí)序關(guān)系如圖2所示。

CCD的驅(qū)動(dòng)時(shí)序是一組周期性且關(guān)系比較復(fù)雜的脈沖信號(hào)，它是影響CCD器件的信號(hào)處理能力、轉(zhuǎn)移效率、信噪比等性能的一個(gè)重要因素。常規(guī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)有以下幾種方法：面陣CCD通常采用相應(yīng)的專用驅(qū)動(dòng)IC，但是難以調(diào)試，而且無法適應(yīng)于其他CCD器件;線陣CCD可采用數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)、單片機(jī)I/O口驅(qū)動(dòng)，或者選用可編程邏輯器件針對(duì)特定器件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序要求完成驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。為了使CCD器件在各種光強(qiáng)信號(hào)下正常工作，需要設(shè)置不同的積分時(shí)間和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖，傳統(tǒng)的單一驅(qū)動(dòng)脈沖無法滿足工作要求，必須設(shè)計(jì)一種可提供多種驅(qū)動(dòng)脈沖的電路。