CCD信号处理电路设计研究.pdfVIP

维普资讯 第7卷 第 16期 2007年8月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．7 No．16 Aug．2007 1671—1819(2007)16—4133—04 ScienceTechnologyandEngineering @ 2007 Sei．Teeh．Engng． 通信技术 CCD信号处理电路设计研究 王华伟 刘 波 曹剑中 (中国科学院西安光学精密机械研究所 ，西安710119；中国科学院研究生院 ，北京160039) 摘 要 以设计全帧CCDFIF4052的信号处理电路为例，在研究了CCD信号处理电路的原理基础上，根据设计实践经验，对 设计中的关键问题进行 了总结和分析，这些关键问题对各种CCD信号处理电路的设计都有参考意义。 关键词 CCD AFE 相光双采样 信号处理 中图法分类号 TN751．1； 文献标识码 A CCD(电荷耦合器件)作为近代新型的固体成 采样 (CDS)、可编程增益放大器 (PGA)和模数转换 像器件，具有体积小、分辨率高、灵敏度好、可靠性强 器 (ADC)组成。CCD在正确的时钟驱动下，将照射 等优点。CCD成像仪在国民经济发展和国防安保 在其感光单元上的光能量转换为电荷，并以电压的 领域都得到了广泛的应用，并有逐步取代胶片相机 形式输出，经缓冲放大后进人信号处理电路。由于 的趋势。CCD相机的成像质量对应用的效果起着 CCD输出信号的特殊性，不能直接进行模数转换， 关键的作用。因此，如何提高CCD相机的成像质量 一 般是先对其进行相关双采样，提取出代表图像信 成为了CCD相机研制的一个重点。CCD相机成像 息的周期性模拟信号，然后根据实际需要对其放大， 质量主要 由光学系统、驱动电路、信号处理电路和图 将放大后的信号模数转换量化为数字信号供后端处 像处理电路来决定 ¨J。其中信号处理电路是连接 理 。 CCD输出(模拟信号)和后端数字处理电路的桥梁 CCD,~malog (一般称其为模拟前端 (AFE))，是决定图像质量的 关键因素之一，也是调试中的一个难点。AFE的设 l 至 计方法一般有两种，一种是采用分立元件搭建，另一 种是采用集成 AFE。第一种方法电路设计比较麻 图1 CCD信号预处理电路结构 烦，且调试难度较大，目前主要采用集成 AFE。本 1．1 相光双采样原理及优点 文研究了CCD信号处理电路的原理，并根据面阵 如图2所示，CCD输出信号的每个像素周期可 CCDFIF4052M的信号处理电路设计实例对其关键 根据时间顺序分为三个部分：复位电平、浮置栅电平 问题进行了总结和分析。 和视频信号电平。CDS原理就是用两个采样保持脉 1 CCD信号处理电路结构及原理 冲，其中一个为预采样脉冲(SHP)，另一个为数据采 样脉冲(SHD)，对CCD输出信号中的每个像素进行 如图1所示，CCD信号处理电路主要由相关双 先后两次采样。当预采样脉冲有效时，先对每个像 素中的浮置栅 电平部分进行一次预采样并保持。当 2007年3月1日收到 数据采样脉冲有效时，再对视频信号采样并保持。 第一作者简介：王华伟(1982～)，男，河南遂平县人，硕士，研究