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CCD圖像傳感器的原理及應(yīng)用--μPD3575D

作者: 時(shí)間:2013-11-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
TD>10pF 反饋通過電壓VR-100200mV 輸出上升延遲時(shí)間t3-50100ns 輸出上升時(shí)間t2-50100ns 輸出下降時(shí)間t1-50100ns 

其中,飽和輸出電壓Vout為響應(yīng)曲線失支直線形時(shí)的輸出信號(hào)電壓;飽和曝光量SE為輸出飽和時(shí)的照度(lx)和積累時(shí)間的乘積。

輸出電壓不均勻性PRNU是取全部有效位輸出電壓的峰、谷之比值。平均暗電流ADS指的是遮光時(shí)的平均輸出電流。暗信號(hào)不均勻性DSNU是遮光時(shí)的全部有效像元的輸出電壓最大或最小值與ADS的差。輸出阻抗Zo為從外部看時(shí)輸出端子的阻抗。響應(yīng)度R是曝光量除以輸出電壓的值。值得注意的是:使用其它光源時(shí),器件的響應(yīng)度會(huì)有所變化。

4 驅(qū)動(dòng)時(shí)序

CCD的驅(qū)動(dòng)需要四路脈沖,分別為轉(zhuǎn)移柵時(shí)鐘φIO、復(fù)位時(shí)鐘φRO、采樣保持時(shí)鐘φSHO和傳輸門時(shí)鐘φTG,將它們分別輸入到CCD芯片的2腳、3腳、4腳和8腳,并在相應(yīng)的管腳接上相應(yīng)的電壓就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD的驅(qū)動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵工作是如何產(chǎn)生以上的四路波形。圖3是該四路時(shí)序波形圖。

圖3

四路脈沖的作用描述如下:當(dāng)傳輸門時(shí)鐘φTG脈沖高電平到來時(shí),正遇到φIO電極下形成深勢(shì)阱,同時(shí)φTG的高電平使φIO電極下的深勢(shì)阱與CMOS電容存儲(chǔ)勢(shì)阱(存儲(chǔ)柵)溝通。于是CMS電容中的信號(hào)電荷包全部轉(zhuǎn)移到φIO電極下的勢(shì)阱中。當(dāng)φTG變低時(shí),φTG低電平形式的淺勢(shì)阱將存儲(chǔ)柵下勢(shì)阱與φIO電極下的勢(shì)阱離開,存儲(chǔ)柵勢(shì)阱進(jìn)入光積分狀態(tài),而轉(zhuǎn)移柵則在轉(zhuǎn)移柵時(shí)鐘φIO脈沖作用下使轉(zhuǎn)移到φIO電極下勢(shì)阱中的信號(hào)電荷逐位轉(zhuǎn)稱,并經(jīng)過輸出電路輸出。采樣保持時(shí)鐘φSHO的作用是去掉輸出信號(hào)中的調(diào)幅脈沖成分,使輸出脈沖的幅度直接反映像敏單元的照度。

從以上描述和對(duì)波形的分析可以看出,復(fù)位脈沖φRO每觸發(fā)一次,φIO脈沖翻轉(zhuǎn)一次,并轉(zhuǎn)移一個(gè)像元的信號(hào)電荷,因此φIO脈沖的周期為φRO的2倍。采樣保持時(shí)間φSHO的周期和φRO的周期相同,但相位有一定的時(shí)間延遲。傳輸門時(shí)鐘φTG脈沖控制線陣CCD整行的轉(zhuǎn)移時(shí)間間隔,可作為行同步脈沖,其低電平持續(xù)的時(shí)間為φIO的整數(shù)倍,倍數(shù)由CCD的像元數(shù)決定。圖4給出了的脈沖時(shí)序關(guān)系圖,該圖中為負(fù)極性邏輯,與前邊圖3的正極性邏輯正好相反,在編程過程中,我們可以先實(shí)現(xiàn)正極性邏輯,然后通過反向器將極性反過來。

圖4

從波形圖可以看出,當(dāng)轉(zhuǎn)移時(shí)鐘φIO變化(人“1”變到“0”或從“0”變到“1”)后,經(jīng)過t1時(shí)間(最小值200ns,典型值300ns),采樣保持時(shí)鐘φSHO從高電平變低電平,低電平維持時(shí)間為t2(最小值100ns,典型值300ns),當(dāng)φRO翻轉(zhuǎn),使之由高電平變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)的間隔時(shí)間為t3(最小值3ns,典型值100ns)。復(fù)位脈沖φRO翻轉(zhuǎn)后維持的時(shí)間為t4(最小值30ns,典型值100ns),當(dāng)它由低電平變回高電平時(shí),觸發(fā)轉(zhuǎn)移時(shí)鐘φIO翻轉(zhuǎn),其觸發(fā)間隔為t5(最小值0ns,典型值50ns)。這樣,一個(gè)循環(huán)結(jié)束,輸出一個(gè)像元。如此不斷循環(huán),直至完全輸出所有的像元。

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