CCD驅動時序分析

1、CCD的驅動過程一般可以分為以下五個部分:積分：在有效積分時間里，光柵P處于高電平，每個光敏元下形成勢阱，光生電子被積累 到勢阱中，形成一個電信號“圖象”轉移：就是將N個光信號電荷包并行轉移到所對應的各位CCD中，t處于高電平。傳輸：N個信號電荷在二相脈沖1、2驅動下依次沿CCD串行輸出。輸出：由采集系統(tǒng)讀取每個信號。計數(shù)：計數(shù)器用來記錄驅動周期的個數(shù)。通常計數(shù)器預置值定為N+m, m為過驅動次數(shù)。 CCD表面示意圖：移位轉移柵（遮光）以上的Sh為TG,P為PG般CCD都有如下幾種驅動參數(shù)：傳輸門TG,光門電壓PG,脈沖信號H1和H2，復位時鐘RG：時鐘信號H1、H2：相位差必須接近180，占

2、空比須接近50%。H1和H2的速度一 般很高，如果上升和下降的時間過快，會導致采集信號的增加，因此邊沿時間要適量延長, 使輸出波形變平滑，這樣就能在信號轉移速度和信號傳遞之間達到平衡。傳輸門信號（TG）：控制電荷包從光電二極管到CCD移位寄存器的運動。在電荷積累的過 程中，CCD器件處于積分時間內，光敏區(qū)接收光學圖像,產(chǎn)生并積累光生電荷，電壓控制TG 處于低電平狀態(tài)。當電荷從光電二極管向移位寄存器轉移時，高電平TG為電荷創(chuàng)建一個 傳輸通道，TG的脈沖寬度一般為500 ns。當TG達到它的最高電平態(tài)時，光門電壓PG 也會處于上升沿狀態(tài)，并且脈寬至少保持011ys,完成電荷向移位寄存器的轉移。復位

3、時鐘RG：移位寄存器中最后一個階段的電荷產(chǎn)生后，通過電荷積分器和前置放大器 讀出信號。積分器由一個浮點擴散產(chǎn)生，先將復位晶體管電壓RG設置到最高態(tài)，進行復 位，建立直流參考電壓（VRD）。然后RG處于低脈沖，關閉復位晶體管，將積分器從VRD中隔離出來（以便讀取電荷）。下一個時刻，H1變成低電平，電荷包轉移到積分器，產(chǎn)生與 電荷包大小成正比的電壓。復位晶體管電壓RG必須在H1由高電平到低電平的轉變之 前達到它的最低值。部分CCD存在抗暈時鐘AB。曝光控制使可變電荷在光電二極管中有充足的積累時間。 當抗暈門電壓AB處于高電平時，電荷就從像素存儲門流向曝光控制溝道。普通情況下, 電荷在光電二極管中積

4、累時AB為低電平。根據(jù)曝光控制模式的時間要求，電荷總是先累 積完畢再傳輸?shù)睫D移寄存器。VDRK為所有有效像敏單元的暗信號電壓平均值。DSNU定義為在Vmdk為最大暗信號電壓條件下Vdrk VDRK為所有有效像敏單元的暗信號電壓平均值。DSNU定義為在Vmdk為最大暗信號電壓條件下Vdrk 4 Vmdk的差值。VdrkDSNU玄流信號輸出電壓與玄流補償輸出電壓定義為:常見參數(shù)縮寫備注靈敏度R光響應非均勻性PRNU寄存器不平衡性RI泡和輸岀電壓VSAT有效像敏單元的最小飽和輸岀電壓飽和曝光量SE暗信號電圧VDRK暗信號非均勻性DSNU模擬電流耗散IAD驅動電涼耗散IDD總轉移效率TTE輸岀陰抗ZO

5、動態(tài)范圍DR直流信號輸出電壓VOS直流補償輸出電壓OS直流差動誤差電圧IVOS-VDOSIDR定義為：DR=卩DRKNum工 xrxr 十 11RI 定義為：Rl= X100 (%)Num X TPRUN 定義為：PRNU=X100 (%)V十SE定義為：SE = 工(lxs)R型號像敏單元數(shù)像元尺寸 (pm)中心距 (pm)典型感度(V/lx. S)11驅動方式最高工作頻率 (MHz)生產(chǎn)廠商TCD100P128*132*3232單路3MHzTOSHIBATCD1201D2048*114*200U單路0.5MHzTOSHIBATCD1205D208*11d*200V單路0.5MHzTOSHI

6、BATCD1206UD2160*114*14U單路2MHzTOSHIBATCD1208AP2160 x114x14U110750單路2MHzTOSHIBATCD1209D2048x114x14U312000單路20MHzTOSHIBATCD1251UC單路TOSHIBATCD1252AP2700 x111x111162750單路3MHzTOSHIBATCD1300D3648*18*88單路0.5MHzTOSHIBATCD1304AP3648*18*2008單路1MHzTOSHIBATCD1305P3648x18x64864300單路1MHzTOSHIBATCD132D1024x114x14U1

7、21500單路2MHzTOSHIBATCD141ARC5000*17V7單路10MHzTOSHIBATCD142D2048*114*14U單路20MHzTOSHIBATCD1500C5340*17V7單路4MHzTOSHIBATCD1501C5000*17*77單路6MHzTOSHIBATCD1501D5000 x17x77133000單路12MHzTOSHIBATCD1502D5000*17*77單路10MHzTOSHIBATCD1503D5000*17*77單路20MHzTOSHIBATCD1702C7500 x17x7792000單路10MHzTOSHIBATCD1703C7500 x1

8、7x77161660單路20MHzTOSHIBATCD1703C7500*17*77單路20MHzTOSHIBATCD1704C7500*17*77單路20MHzTOSHIBATCD1705D7450 x14.7x474.7151300單路20MHzTOSHIBATCD1707D7450 x14.7x474.7152000單路25MHzTOSHIBATCD1708D7450*14.7*474.7單路15MHzTOSHIBATCD200P160*311*3311RGBaag6MHzTOSHIBATCD2252D2700 x38x887.9,3800RGBHSg4MHzTOSHIBATCD2253

9、D2700*310.5*10.5105RGBHSg5MHzTOSHIBATCD2255DTOSHIBATCD2300CTOSHIBATCD230133648*38*88RGBHSg4MHzTOSHIBATCD2502C-15000*314*14URGB*8MHzTOSHIBATCD2503C5000*314*14URGBHSg13MHzTOSHIBATCD255535348*38*88RGBHSg5MHzTOSHIBATCD2556D5340*37*77RGB三路3MHzTOSHIBATCD2557D5340 x37x779.3,9.9,5.4800RGBHSg6MHzTOSHIBATCD2558D5340 x37x779.95000RGBHM6MHzTOSHIBATCD2560D5400*35.25*5.255.25RGBHSg6MHzTOSHIBATCD2561D5340 x47x779,10.5.5.5.21WOO四路10MHzTOSHIBATCD2700C7500*38*88RGBHSg20MHzTOSHIBATCD2701C7500*3.325*9.329.325RGBHM20MHzTOSHIBATCD2704C7500*45*55四路12MHzTOSHIBATCD2901310