ccd信号处理电路设计

《ccd信号处理电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、CCD信号处理电路设计本文由东方之子789贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第６卷第２４期２００６年１２月科学技术与工程ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ程鹏飞，等：ＣＣＤ视频信号处理电路设计Ｖｏｌ．６ｃＮｏ．２４Ｄｅｃ．２００６１６７１２４期－１８１５（２００６）２４－３８４７－０４２００６Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．CCD视频信号处理电路设计程鹏飞顾明剑王模昌（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０００８３）摘要针对ｅ２ｖ公司的ＣＣＤ６７ＢａｃｋＩｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＮＩＭＯ型ＣＣＤ，设计其视频信号

2、处理电路，包括：前置放大电路、关双采样相提取有用信号的目的。（ＣＤＳ）电路以及低通滤波电路等。实验结果表明，设计的ＣＣＤ视频信号处理电路能够达到去除噪声、关键词ＣＣＤ６７ＢａｃｋＩｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＮＩＭＯ噪声ＴＮ９１１．７３；文献标识码前置放大相关双采样低通滤波中图法分类号ＡＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ），即电荷耦合器件是一种固体成像器件，它是在大规模集成电路工艺基础上研制的模拟集成电路芯片。近几十年来，信号处理、数字存储等领域取得了ＣＣＤ在图像传感、重大发展。与传统的摄像器件相比，ＣＣＤ图像传感器灵敏度高、谱响应宽、态范围大、性好、声光动线噪低、控制方便、成本低

3、廉、易于推广，目前已在国防、公安、工业、医学、生物、文、质、航等技术和天地宇科学领域得到广泛应用。由于ＣＣＤ输出的原始视频信号中混杂有幅度较大的复位脉冲干扰，为了获得高质量的图像视频信号，必须进行适当的处理和一定的放大，才能送入Ａ／和转移噪声；另一个就是ＣＣＤ工作过程中的各种噪声干扰，包括复位噪声和输出放大器噪声。（１）散粒噪声：光注入ＣＣＤ光敏区产生信号电荷的过程可看作独立、均匀、连续发生的随机过程。单位时间内产生的信号电荷数目并非绝对不变，而是在一个平均值上作微小的波动。这一微小的起伏便形成散粒噪声［１］。对于一个光探测器来说，散粒噪声是一个最基本的噪声，它限制了探测器噪声的底线。

4、（２）暗电流噪声：ＣＣＤ暗电流产生的噪声可以分为两部分，其一是由耗尽层热激发产生，这是一种随机过程，可用泊松分布描述；其二是暗电流产生的复合，特别是在某些单元位置上缺陷密集而形成暗电流尖峰［１］，它将引起散粒噪声和固定图象噪声。（３）转移噪声：转移损失及界面态俘获是引起转移噪声的根本原因。转移噪声具有ＣＣＤ噪声所独有的两个特点：积累性和相关性。所谓积累性是指转移噪声，是在转移过程中逐次积累起来的，转移噪声的均方值与转移次数成正比。所谓相关性，是指相邻电荷包的转移噪声是相关的。（４）复位噪声：ＣＣＤ为了将电荷转换为电压输出，需要用到一个保持电容和一个源极跟随器。在测量每个像素的电荷包之前

5、，ＣＣＤ的保持电容需要复位到一个参考电压，由于复位开关热噪声的影响，常使保持电容上的参考电平偏离这一理想值，这段偏离量就是复位噪声。复位噪声也叫做ｋＴＣ噪声。ｋＴＣ噪声是一个不可忽略的噪声，可以通过相关双采样电路加以抑制。Ｄ变换器或其它数字电路做进一步处理。视频信号处理的基本功能包括：线性放大、相关双采样、低通滤波等。通过一系列的处理可以减小视频信号中的噪声及干扰，恢复其直流电平，保证输出幅度，增加负载能力，提高输出信号的稳定性。１ＣＣＤ噪声分析为了适应ＣＣＤ高灵敏度、高速率和宽动态范围的应用需求，需要对噪声进行处理，要尽可能消除这些噪声干扰，而又不损失图像细节，保证在其工作动态范围内

6、，图像信号幅度对目标亮度呈线性变化，以便准确地提取出各像元中的信号成分。ＣＣＤ的噪声主要来自两个方面，一个是ＣＣＤ器件本身所固有的噪声，包括散粒噪声、电流噪声暗２００６年８月２１日收到３８４８科学技术与工程６卷（５）输出放大器噪声：包括白噪声和ｆｌｉｃｋｅｒ噪声，它们构成了ＣＣＤ的“读出噪声”。ｓＭＨｚ，电压摆率３００Ｖ／μ，建立时间约１００ｎｓ，噪声约５ｎＶ!Ｈｚ，能够满足需要。综合考虑相关双采样以及ＡＤ转换的输入要求，在这里把ＣＣＤ的输出信号放大两倍。２视频信号处理电路设计ＣＣＤ６７ＢａｃｋＩｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＮＩＭＯ是ｅ２ｖ公司生产２．２相关双采样（ＣＤＳ）电路的低噪声背照式的

7、帧转移面阵ＣＣＤ，双通道输出，其读出频率约为２ＭＨｚ。针对这一频率，设计它的视频信号处理电路。ＣＣＤ的噪声在上面已经介绍，ＣＣＤ输出电压通常很小，一般只有几百毫伏，因而常常被淹没在噪声中。为了获得高质量的视频信号，必须对这些噪声予以特殊处理。而这些噪声中，复位噪声是最主要的。一般采用相关双采样ＣＤＳ（ＣｏｕｐｌｅＤｏｕｂｌｅ２．１前置放大电路图１是ＣＣＤ６７的前置放大电路原理图。前置放大电路采用放大器ＬＭ３１０对ＣＣＤ输出进行跟随，提高视频信号