基于電子快門(mén)自動(dòng)增益的CCD驅動(dòng)電路研究
摘 要:為了滿(mǎn)足目前CCD測量領(lǐng)域中高速、高精度的測量要求,設計了TCD1304傳感器的專(zhuān)用驅動(dòng)電路。該驅動(dòng)電路的一大特性就是電子快門(mén),其將光積分時(shí)間縮短了一個(gè)數量級,至幾個(gè)微秒,極大地提高了測量速度;同時(shí),通過(guò)對CCD輸出信號A/D采樣分析,實(shí)時(shí)調節電予快門(mén)時(shí)間,實(shí)現自動(dòng)調節控制,提高了測量精度。經(jīng)實(shí)驗證明,該測量方法在高速實(shí)時(shí)在線(xiàn)測量領(lǐng)域有很好的應用前景。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/162713.htm0引言
CCD是以電荷包的形式存貯和傳遞信息的半導體表面器件,目前市場(chǎng)上的CCD器件并未對其驅動(dòng)信號、輸出信號做任何處理。因此,在實(shí)際應用中,需要根據CCD的型號、用途和應用領(lǐng)域的不同而設計不同的驅動(dòng)電路,以及數據采集、處理系統。CCD 的光積分時(shí)間決定著(zhù)CCD的曝光量,在不同的光照強度下,需要的實(shí)際光積分時(shí)間不同。光強較弱時(shí)需要較長(cháng)的光積分時(shí)間,以使光敏單元吸收到足夠的光信息;相反,光強很強時(shí),光積分時(shí)間不能太長(cháng),否則CCD的輸出信號會(huì )飽和失真,不能準確地反應要測量的信息。因此要得到精確的測量信號,就需要實(shí)時(shí)的調節光積分時(shí)間。
CCD傳感器必須在一定的驅動(dòng)脈沖的作用下才可以完成信號電荷的轉移、輸出。在一定的驅動(dòng)頻率內,提高驅動(dòng)信號的頻率則會(huì )加怏電荷包的移動(dòng),從而提高測量速度;反之,降低驅動(dòng)信號的頻率則會(huì )降低測量速度。因此要提高測量速度就要提高驅動(dòng)信號的頻率,而在某些場(chǎng)合需要將光積分時(shí)間提高到10us時(shí),就需要將時(shí)鐘頻率提高到幾百兆,頻率太高又引出更難、更復雜的問(wèn)題,而且這種方法下測量速度的提離空間也是有限的。
本文的主要任務(wù)就是解決上述的CCD目前在其應用領(lǐng)域中存在的不足。
1 TCD1304的特性及驅動(dòng)信號要求
TCD1304 是一款高靈敏度、低暗電流,具有3648個(gè)像元(46個(gè)啞元)的線(xiàn)陣圖像傳感器,可以用于終端的人工掃捕器。TCD1304的一大特性就是具有電子開(kāi)關(guān),而電子開(kāi)關(guān)的主要功能是可以使CCD的輸出信號根據光照的強弱實(shí)時(shí)的進(jìn)行調整。其各管腳的名稱(chēng)及作用如表1所示。
表 1 TCD1304 管腳名稱(chēng)及功能介紹
其內部結構由光電二極管和電荷轉移電極組成的光敏單元、兩個(gè)CCD模擬移位寄存器、兩個(gè)轉移柵、輸出緩存機構和驅動(dòng)信號內部邏輯電路五個(gè)部分組成。
各驅動(dòng)脈沖的時(shí)序要求如圖1所示;OS 為CCD的輸出信號。
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