【正文】 到的圖像信號進行采集、處理和輸出。 CCD驅(qū)動電路技術(shù)CCD圖像傳感器的基本功能是完成光信號電荷包的產(chǎn)生、存儲、轉(zhuǎn)移和輸出，要想完成這一系列工作，必須要在外圍驅(qū)動電路的驅(qū)動下才能實現(xiàn)。(b)增大驅(qū)動功率。面陣器件已達到10K5K像元；，用于位置敏感探測時的定位精度和測量精度較高；，動態(tài)范圍寬。(a)是對柵極加負偏壓的情況，電場排斥界面處電子而吸引空穴，電子在界面處能量增大，能帶上彎，空穴濃度增加，形成多數(shù)載流子堆積層，稱這種情況為“積累”。在非平衡態(tài)下，如果柵極電壓UG保持10V(或有外界光信號的激勵)，耗盡層及表面的產(chǎn)生一復(fù)合中心提供的電子及從周圍注入的電子，將逐漸填充勢阱。這種三相驅(qū)動的方式最為簡單。另一種是使用三棱鏡，它將從鏡頭射入的光分成三束，每束光都由不同的內(nèi)置光柵來過濾出三原色的某一種，然后使用三塊CCD分別感光。由于排列方式不同，面陣CCD常有幀轉(zhuǎn)移方式、隔列轉(zhuǎn)移方式、線轉(zhuǎn)移方式和全幀轉(zhuǎn)移方式。CR(Charge Reset)：電荷復(fù)位脈沖，用于控制勢阱內(nèi)感光電荷的積累，進而控制光積分的時間，也被稱為電子快門。行像素在A、B驅(qū)動時鐘的控制下完成從成像區(qū)到存儲區(qū)的轉(zhuǎn)移。本系統(tǒng)的驅(qū)動時序是在可編程邏輯集成開發(fā)環(huán)境下，采用文本方式建立設(shè)計輸入，使用VHDL作為硬件描述語言，對各路驅(qū)動信號波形進行描述的[5]。因為CCD器件本身抑制由VNS、SFD和VRD等管腳引入的噪聲能力差，即總有感應(yīng)噪聲幅度的50%會殘留在輸出端，所以供給器件的各直流輸入電壓必須相當穩(wěn)定且要全部去耦到地。EL7155C是高性能引腳驅(qū)動器。 VNS產(chǎn)生電路 SFD產(chǎn)生電路第四章 圖像信號處理電路的設(shè)計 芯片TDA8783CCD輸出的信號必須進行視頻處理才能為后續(xù)電路使用，其目的就是盡可能地消除各種噪聲和干擾，但又不損失圖像細節(jié)；并且保證在CCD的動態(tài)范圍內(nèi)圖像信號隨目標亮度成線性變化，同時為了便于計算機處理和大容量存儲，還必對CCD輸出信號進行數(shù)字化處理。本設(shè)計方案中，+5V的電壓由+，++，模擬地與數(shù)字地之間通過鐵磁珠相連。通常情況下，暗電平嵌位在高速工作時會引起嵌位噪聲，然而該噪聲隨著電容C值的增加而減小。當沒有復(fù)位信號(RESET)時，為在SCLK的每個上升沿到來時，SDATA向移位寄存器寫入數(shù)據(jù)。本論文結(jié)合Quartus ΙΙ開發(fā)工具，使用VHDL硬件描述語言設(shè)計了CCD的驅(qū)動時序發(fā)生器。本文根據(jù)面陣耦合器件圖像檢測系統(tǒng)外圍電路設(shè)計論文課題的要求，針對DALSA公司的FTT1010M幀轉(zhuǎn)移型CCD進行了驅(qū)動時序電路的設(shè)計。這些寄存器是用來控制TDA8783數(shù)字可編程特性的。由于光強、溫度、供電電壓的緩慢變化都會使視頻輸出信號的暗參考電平出現(xiàn)波動，為了精確地恢復(fù)視頻信號，需要建立良好的暗電平參考。視頻數(shù)字信號的輸出與ADCLK信號同步[12]。 MAX4426驅(qū)動A時鐘電路 偏壓電路設(shè)計要使CCD芯片正常工作，首先需要向CCD提供使其正常工作所需的電壓。 FTT1010M的幅度和頻率設(shè)定表AC CHARACTERISTICSMIN.TYPICALMAX.UNITHorizontal frequency(1/Tp)101840MHZVertical frequency04501000KHZChange Reset(CR) time25sRise and fall times：image clocks(A)1020nsstorage clocks(B)1020nsregister clocks(C)2351/6Tpnssumming gale(SG)351/6Tpnsreset gate(RG)351/6TpnsAC CLOCK LEVEL CONDITIONSIMAGE CLOCKS：Aclock amplitude during integration and hold810VAclock amplitude during vertical transport1014VAclock low level0VCharge Reset(CR)level on Aclock55VSTORAGE CLOCKS：Bclock amplitude during hold810VBclock amplitude during vertical transport1014VOUTPUT REGISTER CLOCKS：Cclock amplitude5VCclock low level2VSumming Gate(SG)amplitude1010VSumming Gate(SG)low levelVOTHER CLOCKS：Reset Gate(RG)amplitude51010VReset Gate(RG)low level3VCharge Reset(CR)pulse on Nsub01010VFTT1010M有13路驅(qū)動時鐘，其中，AAAA4為感光區(qū)驅(qū)動時鐘；BBBB4為存儲區(qū)驅(qū)動時鐘；CCC3為水平寄存器讀出時鐘；SG為求和時鐘；RG為復(fù)位時鐘。b)Intergration time。器件集成度遠高于PAL等傳統(tǒng)的PLD器件，并在速度上有一定的優(yōu)勢，在可編程邏輯集成開發(fā)環(huán)境中，可采用原理圖輸入方式、文本設(shè)計輸入方式和波形設(shè)計輸入方式等多種方法建立設(shè)計輸入。當SSC為低位時，行轉(zhuǎn)移處在行正程狀態(tài)。VSFD(Voltage Source Follower Drain)：加到FTT1010M的輸出放大器中三級源級跟隨器和輸出射級跟隨器漏極上的直流供電電壓，同時也為其它直流偏置電壓和驅(qū)動脈沖電壓提供分壓，電壓范圍為+16V~+24V?，F(xiàn)代的掃描儀、傳真機、高檔復(fù)印機和航空圖像掃描系統(tǒng)等都采用線陣CCD為圖像傳感器。在記錄照片的過程中，將相鄰的四個點合成為一個像素點。當硅晶體被景物光投射時，激發(fā)電子空穴對，少數(shù)載流子在電場力作用下被收集到勢阱中，形成電荷包。由于UG值足夠大，界面處能帶下彎到進入反型層，會感應(yīng)出負電荷，半導(dǎo)體中取決于產(chǎn)生一復(fù)合過程的少數(shù)載流子(電子)跟不上這個變化，而多子(空穴)則能跟上。稱此時的MOS結(jié)構(gòu)達到了穩(wěn)定狀態(tài)(熱平衡態(tài))，在穩(wěn)定狀態(tài)下，不能再向勢阱注入信號電荷。第二章 CCD圖像傳感器簡介 CCD概述60年代末，發(fā)現(xiàn)了電荷通過半導(dǎo)體勢阱時會發(fā)生轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，他們據(jù)此提出了電荷耦合這一新概念和一維(CCD)模型，預(yù)言了CCD在信號處理、信號存儲和圖像傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。依據(jù)CCD器件對驅(qū)動波形的要求和對光電轉(zhuǎn)換傳感速率及信號輸出速率的要求，設(shè)計時鐘脈沖的波形和變化速率，并使各波形之間的邏輯關(guān)系、相位關(guān)系與CCD所要求的信號波形一致。 Video Processing目 錄第一章 緒論 1 引言 1 CCD驅(qū)動電路技術(shù) 1 本課題的主要任務(wù) 2 論文各章節(jié)的安排 2第二章 CCD圖像傳感器簡介 4 CCD概述 4 CCD結(jié)構(gòu)及工作原理 4 CCD的MOS結(jié)構(gòu) 4 CCD電荷耦合器件的光電轉(zhuǎn)換過程 7 電荷包的轉(zhuǎn)移 7 面陣CCD與線陣CCD 8第三章 圖像傳感器FTT1010M的驅(qū)動時序電路設(shè)計 9 FTT1010M性能介紹 9 FTT1010M的結(jié)構(gòu)分析 9 FTT1010M驅(qū)動時序的研究 11 FTT1010M的工作時序分析 11 FTT1010M驅(qū)動時序的產(chǎn)生及VHDL描述 14 FTT1010M驅(qū)動電路的研究 16 模擬驅(qū)動和數(shù)字驅(qū)動 16 FTT1010M驅(qū)動電路技術(shù)參數(shù) 16 EL7155C芯片介紹 18 EL7155C驅(qū)動時鐘電路 19 轉(zhuǎn)移階段時鐘的驅(qū)動 20 偏壓電路設(shè)計 20第四章 圖像信號處理電路的設(shè)計 23 芯片TDA8783 23 TDA8783時序分析 23 TDA8783的電路設(shè)計 24 電路工作原理: 27第五章 總結(jié) 31參考文獻 32致 謝 33第一章 緒論 引言電荷耦合器件（Charge Coupled Device）簡稱CCD，最早出現(xiàn)在70年代初，后來被Amallo等人的實驗所證實。關(guān)鍵詞：電荷耦合器件；復(fù)雜可編程邏輯器件；驅(qū)動時序；視頻處理AbstractFor the recent 30 years，the researches of Charge Coupled Device(CCD)and its application technology has made remarkable progress，especially in the areas of image sensor and noncontact measurement. As being widely used in the fields of security system，intelligent transportation system and image information processing，nowadays，CCD has bee an indispensable tool in our everyday life. Compared with the traditional camera device，CCD not only has the advantage in its size，weight and high sensitivity，but also has very high spatial resolution. The special array CCD is being more and more useful in the fields of satellite monitoring，space remote sensing imagings and the earth observation.The design of CCD’s driving circuit and video signal processing circuit is the most important part of CCD imaging system design. The main function of it is to make CCD work properly and make sure the collecting，processing and the output of the detected image signal. Combined with the working principles of frame transferring CCD，the driving sequencer of FTT1010M(CCD Produced by Dalsa )was analyzed and corresponding driving circuit was then designed. Complex Programma