CCD时序驱动电路的设计.pdf

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1、112传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第9期CCD时序驱动电路的设计魏冬冬，王大勇，李彩霞(1．浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江杭州310027；2．浙江大学生物医学工程与仪器科学学院。浙江杭州310027)摘要：针对I_3VisionCCD图像传感器，提出了时序驱动电路的设计方法。在分析CCD时序工作原理的基础之上，采用CCD驱动芯片EL7212和EL7155，完成了成像区、存储区和水平读出寄存器所需时序驱动电路的设计。仿真与实验结果表明：所提出

2、的方法完全满足CCD各项驱动时序的要求。关键词：电荷耦合器件；驱动电路；高速中图分类号：TP271．5文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)09-0112-03DesignofCCDtimingdrivingcircuitWEIDong—dong，WANGDa．yong。，LICai—xia(1．StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China；2．SchoolofBiomedical

3、Engineering&InstrumentScience，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：AccordingtoL3VisionCCDimagesensor，adesignmethodofthetimingdrivingcircuitisproposed．Onthebasisofanalyzingtheprincipleoftiming，CCDdriversEL7212andEL7155areusedtocompletethedesignoftimingdriving

4、circuitforimagesection，storesectionandhorizontaltransferregister．TheresultsofsimulationsandexperimentsshowthattheproposedmethodcanmeeteverydemandofCCDtimingcircuit．Keywords：CCD；drivingcircuit；highspeed0引言像设计中的关键技术。电荷耦合器件(chargecoupleddevice，CCD)是一种光1CCD时序驱动电路的分析与设计电转换式

5、图像传感器，其最基本的结构是MOS型电容器，本文选用的CCD总共需要设计14路驱动时序，分别能够存储由人射光在CCD光敏面上激发而产生的电荷，并是：成像区驱动时序，，。，；存储区驱动时序且能够在特定的驱动时序下，使电荷在CCD内部进行传s咖，s，5咖3，54；水平读出驱动时序咖，R，风b。，+RL输，最终将电荷通过片上放大器输出，从而完成光电转换过(带大信号输出放大器复位时序)和+RH(常规低噪声、高程，输出离散的模拟信号供后续电路处理。CCD已经广泛灵敏度输出放大器复位时序)；清除电荷用时序DG。应用到图像传感和非接触式测量等领域

6、，已经成为现代电由CCD结构可知，CCD的一个工作周期分为2个阶子测量设备不可或缺的传感器之一。段：积分阶段和帧转移阶段。积分阶段实现感光阵列的电CCD正常工作时需要多路高精度电源，而且需要十几荷积累，同时实现存储区到水平读出寄存器的电荷行转移路复杂的逻辑驱动时序，各驱动时序除了有严格的相位关和水平读出寄存器向放大器的电荷输出；行转移由存储区系还有幅值要求，尤其是各驱动时序边沿关系对于CCD正时序。，，。，控制，电荷逐行转移到水平读出寄常工作至关重要，CCD驱动时序的质量直接决定了CCD输存器，行转移时，像素输出复位时序不变，无像素

7、信号输出；出信号的质量，所以，在整个CCD系统电路的设计中，复杂每一行像素信号中，各像素电荷在时序R咖，。，也，qSRL的时序驱动电路成为设计的最大难点。J。的控制下从水平读出寄存器逐次转移至放大器输出，每读本文所采用的CCD为512像素x512像素的帧转移面出一行像素信号，就进行一次行转移，直至输出一帧像素。阵型图像传感器，其像素输出速率能达到10MHz以上，是帧转移阶段主要完成感光阵列所积累的电荷向存储区的转新型低照度CCD(1owlightlevelCCD，1．3CCD)。本文介绍移，该阶段成像区时序，。，。，和存储区时钟了一

8、种产生该CCD驱动时序的电路设计方法，是CCD成，Js(b。，S，有效，把成像区产生的电荷转移到存储收稿日期：2011一o1一l4第9期魏冬冬，等：CCD时序驱动电路的设计113区。经过以上2个阶段，从而完成一帧像素信号的输出。4OM