線(xiàn)陣CCD圖像傳感器驅動(dòng)電路的設計

1 引言

電荷耦合器件(CCD．Charge(Couple Device)是20世紀60年代末期出現的新型半導體器件。目前隨著(zhù)CCD器件性能不斷提高．在圖像傳感、尺寸測量及定位測控等領(lǐng)域的應用日益廣泛．CCD應用的前端驅動(dòng)電路成本價(jià)格昂貴，而且性能指標受到生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)和工藝水平的制約．給用戶(hù)帶來(lái)很大的不便。CCD驅動(dòng)器有兩種：一種是在脈沖作用下CCD器件輸出模擬信號，經(jīng)后端增益調整電路進(jìn)行電壓或功率放大再送給用戶(hù)：另一種是在此基礎上還包含將其模擬量按一定的輸出格式進(jìn)行數字化的部分，然后將數字信息傳輸給用戶(hù)，通常的線(xiàn)陣CCD攝像機就指后者，外加機械掃描裝置即可成像。所以根據不同應用領(lǐng)域和技術(shù)指標要求．選擇不同型號的線(xiàn)陣CCD器件，設計方便靈活的驅動(dòng)電路與之匹配是CCD應用中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

本文以TCD1501C型CCD圖像傳感器為例．介紹了其性能參數及外圍驅動(dòng)電路的設計．驅動(dòng)時(shí)序參數可以通過(guò)VHDL程序靈活設置．該電路已成功開(kāi)發(fā)并應用于某型非接觸式位置測量產(chǎn)品中。

2 CCD工作原理

CCD是以電荷作為信號，而不同于其他大多數器件是以電流或者電壓為信號，其基本功能是信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測。當光入射到CCD的光敏面時(shí)．CCD首先完成光電轉換．即產(chǎn)生與入射光輻射量成線(xiàn)性關(guān)系的光電荷。CCD的工作原理是被攝物體反射光線(xiàn)到CCD器件上．CCD根據光的強弱積聚相應的電荷．產(chǎn)生與光電荷量成正比的弱電壓信號，經(jīng)過(guò)濾波、放大處理，通過(guò)驅動(dòng)電路輸出一個(gè)能表示敏感物體光強弱的電信號或標準的視頻信號?；谏鲜鰧⒁痪S光學(xué)信息轉變?yōu)殡娦畔⑤敵龅脑?，線(xiàn)陣CCD可以實(shí)現圖像傳感和尺寸測量的功能。圖1為CCD光譜響應曲線(xiàn)。

                             
 
3 驅動(dòng)電路的實(shí)現

線(xiàn)陣CCD TCD1501C的主要技術(shù)指標如下：像敏單元數為5 000；像元尺寸為7μm