《自光电二极管列阵》PPT课件

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1、绪论1、图像传感器的主要功能：把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信号，转换为按时序串行输出的视频信号。2、图像传感器的主要操作：光电转换：把一定时间内的光强信号转换为电信号；扫描读出：把各个像元的电信号扫描读出，获得视频信号。3、固体图像传感器的主要分类：电荷耦合器件（CCD）；MOS图像传感器，即自扫描光电二极管列阵（SSPA）；电荷耦合光电二极管列阵（CCPD）；电荷注入器件（CID）。4、固体图像传感器的主要优点：固体化：全固态器件，耐冲击，可靠性高；集成化：集成电路工艺制作，体积小，功耗低；高性能：灵敏度高、分辨率高、工作频率高（高速）。CMOS图像传感器简介图像传感器分类第一章

2、自扫描光电二极管列阵（SSPA）1.1SSPA线列阵1.1.1线列阵原理1.1.2扫描驱动电路1.1.3光电二极管工作方式1.1.4开关噪声及补偿方法1.1.5多相时钟线列阵1.2SSPA面列阵1.2.1再充电采样型面阵1.2.2电压采样型面阵1.3特殊列阵1.3.1环形列阵1.3.2光栅位移传感器1.3.3X射线探测列阵1.1.1SSPA线列阵原理1、SSPA线阵电路框图1.1.1SSPA线列阵原理2、扫描电路移位寄存器：每2个时钟周期，o/p1端的信号传递到o/p2端；信号依次移位，先进先出；结构简单，容易扩展。1.1.1SSPA线列阵原理2、扫描电路解码器：n位二进制输入；2n个扫描输

3、出；可以随机编码；结构复杂，不易扩展。1.1.1SSPA线列阵原理选通开关光电二极管e1e2e3输出电源3、简单线阵SSPA电路1.1.2扫描驱动电路n源(S)栅(G)漏(D)体(B)n源(S)栅(G)漏(D)体(B)p沟-----GDS（a）零栅压（b）负栅压负栅压（大于阈值）导通；零栅压或正栅压截止。GDSIDSIDS4、PMOS场效应管1.1.2扫描驱动电路4、普通移位寄存器abT2T1T4T3Cg1e1COMS21cdT6T5T8T7CgCg2e2N-1eN-1NeN负载管（T2&T4）：低电平导通，导通时相当于电阻，在对应时钟脉冲为低电平时激活该单元；反向器（T1&T3）：低电

4、平导通，信号反向（双反=不反），将本单元输入电平信号传递到下一单元；栅电容（Cg&Cg）：本单元激活时充电，本单元不激活时保持电平。3、普通移位寄存器工作原理（1）S12ab(e1)cd(e2)t0t1t2t3t4t5t6t7t8t93、普通移位寄存器工作原理（2）S12ab(e1)cd(e2)t0t1t2t3t4t5t6t7t8t93、普通移位寄存器工作原理（3）S12ab(e1)cd(e2)t0t1t2t3t4t5t6t7t8t93、普通移位寄存器工作原理（4）S12ab(e1)cd(e2)t0t1t2t3t4t5t6t7t8t91.1.2扫描驱动电路4、工作波形EOSS

5、12ab(e1)cd(e2)Vot0t1t2t3t4t5t6t7t8t91.1.2扫描驱动电路4、一种低功耗动态移位寄存器2112……..……..T2T1T4T3CVe1COMS21T6T5e2RLVoN11.1.2扫描驱动电路5、简化电路分析T1ST5T4e21NCbCN0-V0-VS6、工作波形（1）S12VN1e2e16、工作波形（2）S12VN1e2e16、工作波形（2）S12VN1e2e11.1.2扫描驱动电路6、工作波形S12VN1e2Voe11.1.2扫描驱动电路7、电容自举移位寄存器的优点互补驱动电路：T5和T6不同时导通；移位信号到才开始工

6、作：整个移位寄存器消耗的功率仅等于一位寄存器消耗的功率；功耗极低：<0.5mW；CMOS电路性能更好。1.1.2扫描驱动电路8、CMOS移位寄存器传输门+反向器1.1.2扫描驱动电路9、仿真电路传输门反相器1.1.2扫描驱动电路9、仿真结果1.1.3光电二极管工作方式1、连续工作方式ILRLVoVB光电流很小；布线很困难。注意：2、电荷存储工作方式1CVRLVVoe1CdD1T1ILRLVVoe1CdID3、定量分析注：二极管两端的电压与光强P和积分时间Ts的乘积成比例。3、连续工作方式与电荷存储方式的比较ILRLVoVB1CVRLVVoe1CdD1T1光电流增益很大；布线容易；视频输出线电

7、容影响大。1.1.3开关噪声及补偿方法1、开关噪声12……e1+5Ve2RLVoNe2开关噪声光信号1.1.3开关噪声及补偿方法2、补偿方式（1）：补偿列阵……e1e2RLVNe212……COMRLVoNRSRSRRfVoutT’T噪声信号补偿列阵光电列阵移位寄存器1.1.3开关噪声及补偿方法2、补偿方式（2）：邻近位相关法e1e2e301COMVOVoutT信号移位寄存器2VN3噪声电源1.1.4多相时钟线