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ccd原理实验报告 CCD实验报告 《光电系统课程设计》 实验报告 班级： 学号：姓名： 2010年 12 月 实验一 线阵CCD原理及驱动 一、 实验目的 1.掌握本实验仪的基本操作和功能。 2.掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等的测量方法。 3.线阵CCD驱动脉冲的时序和相位关系观测，掌握二相线阵CCD的基本工作原理，尤其是复位脉冲在CCD输出电路中的作用；转移脉冲与驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的过程。 二、 实验所需仪器设备 1.双踪迹同步示波器（带宽50MHz以上）一台。 2.彩色线阵CCD多功能实验仪YHCCD－IV一台。 三、 实验内容及步骤 1.实验预备 1） 首先将示波器地线与实验仪上的地线连接良好，并确认示波器和实验仪的电源插头均插入交 流220V插座上。 2） 打开示波器电源。 3） 打开YHCCD－IV的电源开关，观察仪器面板显示 窗口，数字闪烁表示仪器初始化，闪烁结束 后显示为“00 0”字样，前两位表示积分时间档次值，共分为32档，显示数值范围由 “00”~“31” ，数值越 大表示积分时间越长。末位表示CCD的驱动频率，分4档，显示数值范围“0”~“3”，数值越大表示驱动频率越低。 2.驱动脉冲相位的测量 1） 将示波器CH1和CH2扫描线调整至适当位置，同步设置为CH1。对照“附录”中TCD2252D的驱动波形进行下面的实验。 2） 用CH1探头测量转移脉冲SH，仔细调节使之稳定（同步），使SH脉冲宽度适当以便于观察。（将示波器的扫描频率调至2μs档左右，便于观察对照）用CH2探头分别观测驱动脉冲F1与F2，这就是SH与F1、F2的相位关系。 3） 用CH1探头测量F1信号，CH2探头分别测量F2、RS、CP、SP信号，这就是F1与F2、RS、CP、SP信号之间的相位关系。 4）用CH1探头测量CP信号，CH2探头分别测量RS、SP，这就是CP与RS、SP信号之间的相位关系。 5） 将以上所测的相位关系与TCD2252D的驱动波形相对照。 3.驱动频率和积分时间测量 1） 用示波器分别测量4档驱动频率下F1、F2、RS信号的周期，并计算信号频率填入表1-1。 2） 将实验仪的频率设置恢复为“0”档，同时确认积分时间设置为“00”档。用CH1做观测FC信号的同步（示波器扫描频率调至2ms左右，便于观察），用CH2测量SH信号，观察两者的周期是否相同，记录FC信号周期。通过实验仪面板上的积分时间和驱动频率的调整按钮进行调节，并将不同驱动频率档和积分时间档次下的FC周期填入下表1-2中。表1-2只列出10档，其余档次可以自行添加测量。 表1-2 积分时间的测量 1） 将实验仪积分时间设置恢复为“00”档，驱动频率设置在“0”档。 2） 用示波器CH1探头测量FC信号，调节示波器显示至少2个FC周期； CH2探头测量实验仪的UG输 出端子，打开实验仪顶部盖板，调节镜头光圈。观察UG输出是否有变化，如没有任何变化，请通知实验指导教师调整。 3） 进一步缩小镜头光圈，观测UG的波形变化，当UG的输出在小于3V时停止调整镜头光圈，盖上 仪器盖板。 4） 保持CH1探头不变，增加积分时间，用CH2探头分别测量UG、UR和UB信号，观测这三个信号在 积分时间改变时的信号变化。 5） 调节示波器扫描速度，展开SH信号，观测SH波形和CCD输出波形之间的相位关系。 6） 重复上述步骤观测FC波形和CCD输出波形之间的相位关系。 7） 打开实验仪上盖板，将测量片夹B插入到后端片夹夹具中，适当开大镜头光圈，通过示波器观测CCD输出波形的变化。 思考及设计 1.写出实验总结报告，注意说明TCD2252D的基本工作原理。 答：线阵CCD由广电二极管组成光敏区，转移栅，模拟寄存器 以及其他一些控制电路组成。光敏区把射在其上的光能转换为电能；转化出的电荷量的多少和入射在相应光电管上的光强及积分时间有关，因此可以用电荷量的多少反映原图像信息。与此同时，转移栅把光敏区产生的电荷进行转移，以便变成方便利用的电压信号。为了让电荷的转移快速准确的进行，就必须有外电路进行控制。这就是CCD的驱动电路，而CCD模拟寄存器的功能是把转移过来的电荷保存并向外输出。剩余的电路就是使CCD的 输出能保持稳定。 2.说明RS脉冲、SP脉冲和CP脉冲的作用，输出信号与F1、F2周期的关系。 答：当SH脉冲为高电平时，1,ABφ脉冲亦为高电平，其下均形成深势阱。这样，SH的深势阱使1,ABφ电极下的深势阱与MOS电容存储势阱沟通，MOS电容存储栅中的信号电荷将通过转移栅转移到模拟移位寄