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1、-16-《国外电子元器件》2006年第8期2006年8月●电路与设计TC237B型CCD图像传感器的原理及应用何炜燊,郑黎明(汕头大学机械电子工程系,广东汕头515063)摘要:TC237B是美国德州仪器(TI)公司生产的黑白电荷耦合器件(CCD)图像传感器。详细介绍TC237的主要特点,引脚功能和结构原理,最后给出TC237B在嵌入式图像采集系统中的具体应用实例。关键词:CCD;图像传感器;TC237B;图像采集中图分类号:TN386.5文献标识码:B文章编号：1006-6977(2006)08-0016-03PrincipleanditsapplicationofCCDim
2、agesensorTC237BHEWei-shen,ZHENGLi-ming(DepartmentofMechatronics,ShantouUuniversity,Shantou515063,China)Abstract:TC237Bisakindofblack-whiteCCDimagesenorproducedbyTI.Themainfeatures,pinfunctionandstructuralprincipleofTC237Bareintroducedindetail.Intheendofpaper,thepracticalapplicationexampleofT
3、C2378inembeddedimageacquisitionsystemisgiven.Keywords:CCD;imagesensor;TC237B;imageacquisition进虚拟阶段(AVP)技术。AVP技术能使传感器具有1引言高蓝色响应、低暗电流、高光响应一致性和单相时钟TC237B是TI公司生产的一款1/3英寸的帧转等优点。移方式的电荷耦合器件(CCD)图像传感器。它有2主要特点和引脚功能340000个像素,其中有效像素为658×496,能广泛应用在黑白电视系统、电脑、工业检测等需要低成本图1示出TC237B型图像传感器采用12引脚和小尺寸的场合。双列直插封装
4、的引脚排列,其引脚功能如表1所列。TC237B的图像感光区由500行像素组成,每TC237B的主要特点如下:行有680个像素,其中每行有22个像素用于提供参●高分辨率,1/3英寸固态传感器;考黑电平。它的反模糊特性基于一种先进的横向溢●每场可达340000个像素;出漏级概念。传感器能在低暗电流下,作为一款658●帧存储;(H)×496(V)的传感器在隔行模式下工作;同时,●具有658(H)×496(V)有效像素,兼容电子调中;TC237B的另一个重要特性是它能每帧采集340000个像素。传感器还具有高速图像传输特性,并且能在不损失敏感度和分辨率的情况下进行持续电子曝光控制。感光
5、电荷在一个高性能的,带有复位和参考电平发生器的结构中转换成13μV/e的信号电压。产生的信号进一步通过低噪音的二阶信号源输出放大器进行缓冲,从而提高输出的驱动能力。TC237B型图像传感器采用了TI公司特有的先图1TC237B的引脚排列TC237B型CCD图像传感器的原理及应用-17-3.1图像感光区和图像存储区表!"#$%&’(的引脚功能图像感光区和存储区占据了TC237B的大部分引脚名称引脚号功""""能面积,分别拥有340000个像素。当光射进图像感光)*(+放大器漏极偏置电源电压,)-!!%图像区域门!区的硅元件时,将产生电子—空穴对,并聚集在势阱,)-%%图像区域门%
6、之中。在开始一段新的感光时间前,只需在溢出漏级.*(!漏极反模糊偏置电源电压施加1个1μs以上的脉冲就可以消除图像。图像存./#!0信号输出!储区的像素数和感光区的相同,尺寸比感光区的略./#%1信号输出%小,并且被外壳遮盖以免受到外界光的照射影响,这23#’复位门样,感光完成后一场感光电荷就可以传送到存储区。3)-!4，!!存储区门32-5串行寄存器门感光电荷从感光区传送到存储区的过程叫做并行传3/(&，6衬底输。并行传输的时间取决于读出模式是隔行扫描还是逐行扫描。当使用逐行扫描模式时,信号还可以选●有多种读出模式特性:逐行扫描方式、隔行扫择单通道读出或双通道快速读出。描方式
7、、双行同时读出模式、图像区行累加、拖影消减;在图像感光区的左部,每行有22个像素被金属●快速单脉冲图像区清除特性;遮光屏覆盖。这些暗像素可以为图像的后继处理电●能进行1/60~1/50000秒的持续电子曝光控路提供黑参考电平。除此以外,在图像感光区和图像制;存储区间有4行像素同样被金属遮光屏覆盖,它们●7.4μm×7.4μm像素;的存在避免了感光区的电荷泄漏到存储区中。●先进横向溢出漏级反模糊技术;3.2串行寄存器和信号读出●暗电流小;感光电荷在存储区门和串行门的控制下将一行●感光反应一致性
