ccd工作原理ppt課件-資料下載頁
2025-04-28 22:01本頁面
【正文】 5V +10V 0V R SW Vout Vout 電荷輸送到相加阱。 Vout 現(xiàn)在是參考電平。 在這個期間，外部電路測量參考電平。 輸出節(jié)點 相加阱 串行寄存器的末端 電荷的測量 輸出 FET 復(fù)位 FET OD OS RD R SW Vout +5V 0V 5V +10V 0V R SW Vout 把電荷輸送到輸出節(jié)點電容， Vout 下降到信號電平。 串行寄存器的末端 輸出節(jié)點 相加阱 電荷的測量 輸出 FET 復(fù)位 FET +5V 0V 5V +10V 0V R SW Vout 外部電路對 Vout 進行采樣，所采樣的 Vout 電平與輸入電荷包中電荷的多少成正比。 OD OS RD R SW Vout 串行寄存器的末端 輸出節(jié)點 相加阱 電荷的測量 輸出 FET 復(fù)位 FET 電荷的測量 為了進行性能分析，利用等效電路說明。 現(xiàn)在 CCD輸出結(jié)構(gòu)中，相加阱被輸出柵代替，作用相同。 復(fù)位 FET用開關(guān)等效，輸出節(jié)點電容用電容等效。 該電容的典型值都小于 。 根據(jù) V = Q/C, 這個電容的兩端將產(chǎn)生與這個電荷包電荷量成比例的電壓，也是某個特定像元入射光強度成比例的電壓。 Vout = G Qm/Cs 28 電荷的測量 等效電路 RD OD 節(jié)點電容 移位寄存器來 Cs= 一個電子電荷～ ?V 輸出信號： 1 復(fù)位脈沖過沖 2 參考電平 3 信號電平 G:輸出 FET增益 (1～ ) 電荷的測量 等效電路 CCD信號電平是浮起來的，真正的信號是信號電平與參考電平之差。 復(fù)位管不是理想開關(guān)，存在導(dǎo)通電阻。這個電阻的熱噪聲在復(fù)位時會通過節(jié)點電容疊加到信號上輸出形成復(fù)位噪聲。 電荷的測量 還有輸出管的閃爍(1/f)噪聲以及輸出電阻的熱噪聲，一起構(gòu)成 CCD讀出噪聲。在讀出噪聲中起主要作用的是復(fù)位噪聲。 復(fù)位噪聲計算 ： 導(dǎo)通電阻熱噪聲 k: 波爾茨曼常數(shù)， T:絕對溫度， B:帶寬 CCD 利用單極點模型， B = 1/(4RC) 電荷的測量 )(4 r m sR Vk TR Bn ?)(/ r m sR VCkTn ?)(/ ?? eqk T Cn R噪聲電壓表示： 噪聲電子表示： 復(fù)位噪聲又稱 KTC噪聲 29 210 舉例說明： 復(fù)位噪聲 Cs = , RON = 2k? 噪聲帶寬 B = nR = ，相當(dāng)于 126個電子 。 輸出電阻熱噪聲 當(dāng) B＝ 1MHz, RL=2k?時 nW ＝ ?V rms 電荷的測量 )(4 r m sLW VBk T Rn ?CCD工作過程與性能 ? 電荷生成 量子效率 (QE)、 暗電流 ? 電荷收集 滿阱電荷數(shù)、 均勻性、 擴散 (調(diào)制傳遞函數(shù) , MTF) ? 電荷轉(zhuǎn)移 電荷轉(zhuǎn)移效率 (CTE), ? 電荷測量 讀出噪聲 、 線性度 CCD與 CMOS比較 電荷生產(chǎn) 電荷收集 電荷轉(zhuǎn)移 電荷測量 四個過程在一個像元內(nèi)完成 . 光電轉(zhuǎn)換 電荷收集 像元的光敏區(qū) 電荷轉(zhuǎn)移 垂直和水平 CCD 水平 CCD后放大器 電荷 電壓轉(zhuǎn)換 /放大 微型信號線 電壓傳遞 CCD 圖像傳感器 CMOS圖像傳感器 像元內(nèi)放大器 電荷 電壓轉(zhuǎn)換 /放大 CCD與 CMOS比較 性能 CCD CMOS 像元輸出 電荷包 電壓 芯片輸出 電壓 (模擬 ) 數(shù)字量 噪聲 低 中等 填充因子 高 低 暗電流 低 高 均勻性 高 中等 動態(tài)范圍 高 中等 系統(tǒng)復(fù)雜度 高 低 功耗 高 低 垂直模糊 較大 沒有 CCD與 CMOS比較 CMOS的集成度高 CCD與 CMOS比較 CMOS的填充因子較低 ? CCD CMOS CCD與 CMOS比較 CMOS Camera CCD與 CMOS比較 卷簾式快門 CMOS引起的畸變 ? CCD的基本結(jié)構(gòu)非常簡單，就是 MOS電容。了解 MOS電容 就了解了收集電荷的勢阱，了解了隔離電荷包的勢壘，了解了供電荷轉(zhuǎn)移的溝道。 ? CCD的輸出結(jié)構(gòu) 對 CCD性能的影響至關(guān)重要。通過對輸出結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，重點了解 CCD輸出信號的特殊性和復(fù)位噪聲的概念。 ? CMOS圖像傳感器發(fā)展很快 ,學(xué)習(xí)本章內(nèi)容對 CMOS的應(yīng)用也是有用的。 小結(jié)
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