cmos圖像傳感器的基本原理及設(shè)計(jì)(參考版)
2025-07-02 19:21本頁面
【正文】 預(yù)期CMOSAPS在許多非科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)將最終替代CCD圖像傳感器。在這種器件內(nèi)均不必進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，因?yàn)閿?shù)據(jù)讀取是在單個(gè)像素內(nèi)完成的?；魻柶骷褜?shí)現(xiàn)的各種應(yīng)用如表9所列。用初級(jí)線圈的電流控制霍爾器件的輸出，用這個(gè)輸出信號(hào)控制其它的電路，既收到隔離的效果，又達(dá)到耦合的目的。隔離放大器在空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療和儀器儀表中有十分重要的應(yīng)用。 霍爾隔離放大器的原理框圖示于圖52，是以霍爾元件為中心，構(gòu)成一個(gè)自平衡弱電流比較儀，用以取代變壓器耦合隔離放大器中的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，使線路簡(jiǎn)化。霍爾電度表可能成為最佳的智能電度表之一。 以霍爾器件為功率指示器，還可構(gòu)成各種各樣的功能電表，在這些電表中加入一些功能電路可構(gòu)成例如帶絕緣缺陷檢測(cè)的電度表，竊電檢測(cè)電度表等。 圖51示出霍爾磁卡電度表的功能框圖。 在前述功率計(jì)后加上V/f變換及分頻計(jì)數(shù)，即可構(gòu)成電度表，加上磁卡讀出裝置，可構(gòu)成磁卡電度表。三相功率變送器是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。將其霍爾電壓經(jīng)濾波、放大和輸出變換后，將三相功率量變成直流電壓和電流。 利用霍爾器件的乘法器功能，還可構(gòu)成三相功率變送器，用以檢測(cè)三相平衡或不平衡負(fù)載電路的三相有功功率和無功功率。圖51霍爾電度表功能框圖圖49霍爾功率計(jì)原理圖(a)G10安裝結(jié)構(gòu)(b)電纜型多霍爾探頭(c)霍爾電壓放大電路圖47多霍爾探頭大電流傳感器 圖47示出一種用于DⅢ－D托卡馬克中的霍爾電流傳感器裝置。 在冶金、化工、超導(dǎo)體的應(yīng)用以及高能物理（例如可控核聚變）試驗(yàn)裝置中都有許多超大型電流用電設(shè)備?；魻栯娏?、電壓傳感器以其頻帶寬、響應(yīng)時(shí)間快以及安裝簡(jiǎn)便而成為首選的電流、電壓傳感器。無論是電壓控制型還是電流控制型開關(guān)電源，均采用脈沖寬度調(diào)制，借助驅(qū)動(dòng)脈沖寬度與輸出電壓幅值之間存在的某種比例關(guān)系來維持恒壓輸出。對(duì)比結(jié)果如表8所示。 在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的諧波含量用電力工頻諧波儀來進(jìn)行測(cè)試。由霍爾器件輸出的霍爾電壓來指示功率，其工作原理如圖49所示。這種鉗形表既可測(cè)交流也可測(cè)直流。圖46電網(wǎng)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器的原理框圖因?yàn)樗鼈兊捻憫?yīng)速度快，且無相位差，如圖46所示。 電力系統(tǒng)無功功率的自動(dòng)補(bǔ)償，是指補(bǔ)償容量隨負(fù)荷和電壓波動(dòng)而變化，及時(shí)準(zhǔn)確地投入和切除電容器，避免補(bǔ)償過程中出現(xiàn)過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)牟缓侠砗筒唤?jīng)濟(jì)，使電網(wǎng)的功率因數(shù)始終保持最佳。圖45示出一種霍爾接地故障監(jiān)測(cè)裝置。 在配電和各種用電設(shè)備中，可靠的接地是保證配電和用電設(shè)備安全的重要措施。用這種裝置，也可進(jìn)行負(fù)載分配及電網(wǎng)的遙控、遙測(cè)和巡檢等。由此構(gòu)成的電流傳感器，可安裝到配電線路上進(jìn)行負(fù)載管理。 圖44給出一種用于電能管理的電流傳感器的示意圖。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時(shí)，在晶全管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護(hù)，如圖43所示。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，可節(jié)省10％以上的電能。圖45霍爾接地故障檢測(cè)器的原理和結(jié)構(gòu)于圖42。圖43在變頻調(diào)速電機(jī)中的應(yīng)用（I，R，S，T均為霍爾電流傳感器）其控制原理示 電車中的調(diào)速是由調(diào)整電壓實(shí)現(xiàn)的。用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流檢測(cè)，既可測(cè)量電流的真正瞬時(shí)值，又不致引入損耗，如圖41所示。它的快速響應(yīng)能再現(xiàn)電流、電壓波形，將它們反饋到可控整流器A、B，可控制其輸出。用霍爾電流傳感器進(jìn)行控制，保證逆變電源正常工作。 在逆變器中，用霍爾電流傳感器進(jìn)行接地故障檢測(cè)、直接側(cè)和交流側(cè)的模擬量傳感，以保證逆變器能安全工作。圖40霍爾電流傳感器在UPS中的應(yīng)用（3均為霍爾電流傳感器） 霍爾器件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族,并已得到廣泛的應(yīng)用。這些都得益于CMOSAPS為人們提供了高度集成化的系統(tǒng)，如圖4所示。已經(jīng)具備與CCD圖像傳感器進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的條件，21世紀(jì)，CMOS攝像器件將成為信息獲取與處理領(lǐng)域的佼佼者。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除設(shè)計(jì)光敏感部分（即CCD圖像傳感器）外，還要考慮設(shè)計(jì)提供信號(hào)和圖像處理的功能電路，即信號(hào)讀出和處理電路，這些電路需要在另外的基片上制備好后才能組裝在CCD圖像傳感器的外圍；而CMOS圖像傳感器則不同，特別是CMOSAPS可以將所有的功能電路與光敏感部分（光電二極管）同時(shí)集成在同一基片上，制作成高度集成化的單芯片攝像系統(tǒng)。5．3CCD和CMOS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)在僅供數(shù)字相機(jī)所使用可裝卸存儲(chǔ)介質(zhì)就包括PCMCIA卡、東芝（Toshiba）的速閃存儲(chǔ)器及軟磁盤。如果你只是為了獲取并存儲(chǔ)大量的低分辨率圖像，那就不要選擇一個(gè)能夠提供優(yōu)質(zhì)圖像但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多數(shù)據(jù)以致于無法存儲(chǔ)的高分辨率圖像傳感器。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為設(shè)計(jì)者提供了極大的方便，但圖像系統(tǒng)的用途以及目標(biāo)用戶的范圍由制造商決定。這對(duì)設(shè)計(jì)人員提出更高的要求，設(shè)計(jì)人員面要寬，在設(shè)計(jì)中，不但要懂電路、工藝、系統(tǒng)方面的知識(shí)，還要有較深的理論知識(shí)。 光柵型CMOSAP
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1