北航_仪器光电综合实验报告_彩色线阵CCD驱动电路设计

1、CCD驱动电路设计设计报告彩色线阵CC区动电路设计一、CCD勺工作原理CC支一种非平稳态期间，当CCDB作拍照光学数字图像，通过光电转换把照度散布转换成电荷散布注入到每一名势阱中，通过势阱中电荷的移动和模拟移位寄放器中信号电荷的逐位移动取得信号、读出并进行相应后期处置。CC支由金属-氧化物-半导体组成的密集排列器件，通过加在栅极上的电压的不同，半导体处于相应不同状态，利用MOS1容的非平稳态特性，当栅极电压大于阈值，加载电压的刹时，界面出形成耗尽层，当没有当即形成反型层，现在MOSI容最具有存储电荷的能力，电子显现后即能进入势阱，并取得贮存。CCD勺工作要紧分为三个进程：1、电荷注入：利用光电

2、转换把目标照度散布转换为电荷散布并注入势阱中；2、电荷转移：通过操纵相邻MOSI容栅极电压高低来调剂势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地址向势阱深的地址流动，并慢慢传输至输出极；3、电荷输出：利用由二极管和输出栅（或结型场效应三极管作为放大器）组成的信号输出端将取得的信号输出。二、TCD2252D勺工作原理时序图及相应说明：Figure 1 CCD时序图时序图tMTI枳升酎恒1疑-4物Q-ULFL凡自n_nnnnnnnnnnnnnnnnr鬲mniMmfrTfrirTinnnrfmnnmrnrTinnnrrnm于"jitinnnminnnnnnrrTfmnnnrTrmmnnnnmnim鹏

3、rLJLJUL丽 imrus -I I尺胖猿蚌播出/i_n_n_jn_JLJinnnnnrWniinmnnr/hni i?i 唾元才出：13般工壁而尤尉山 (+t康正) ,FTl mnnm 出 A4 164元）r人丘常出11二曲工恻律并不愣元游直君/庙等北戛 (2TM信九)(1) SH积分信号，两个SH高电平间时刻距离即为积分时刻，这次积分时刻对应上一次所得信号的传输，即以下F1,F2等波形传输的是在上一个积分时刻内取得的信号信息；当SH高电平信号显现时，光敏单元积分所得的信号电荷向模拟移位寄放器中转移，在光积分期间，起到隔离作用;(2) F1,F2:该驱动电路为两相结构，此信号在电路中各存在

4、两组A、B;F1,F2信号相位相差180度，即恰好相反，通过该栅极电压操纵电位阱深度，进而操纵信号电荷在模拟以为寄放器中单向流动，并读出；(3) RS当转移栅把信号电荷转移到移位寄放器中后，移位寄放器要一名一名输出电荷，为了不使得输出混乱，RS电极需要外加适当的复位脉冲，每当前一个电荷包输出完毕，下一个电荷包尚未输出之前，RS电极上应显现复位脉冲，它把前一电荷包抽走，以预备同意下一电荷包到来。(4) CP:缓冲操纵脉冲(箝位栅)；三、详细设计思路电路要紧分为三个部份:第一部份为二分频电路部份，该部份要紧用到的器件有：74LS160十进制计数器，74LS42四-十线译码器，74LS112为JK触

5、发器。该部份电路通过对时钟信号的得计数、分频，取得对应输出信号所需分频信号，进而为输出F、F二、RSCRSP信号做预备，同时取得一路固定频率500K的信号，供第二部份分频电路利用。第二部份为分频电路部份，利用第一部份输出的500K时钟信号，通过计数器电路取得对应CCD驱动所需的时钟，并输出第三部份，用以与相应分频信号或操作，进而取得匹配CCDS要的最终输出信号。该部份电路用到了4片74LS90十进制计数器，74LS74为D触发器，其中4片十进制计数器用以取得匹配CCDM钟要求的操纵信号。第三部份为驱动信号实现部份，利用第一部份电路产生的分频时钟信号，同时匹配第二部份电路产生的CCLM钟匹配信号

6、，最终取得对应该CCDB要的操纵信号，并进行输出，该部份要紧用到了与门电路，74LS175为四、技术途径Figure 2 二分频电路部份：U3A ：如细二分频电路部分RSJtMPl 1 ; ： ；TCP： TEMPI ：9741SDUW Y4L500ir I： 戋5TEMPI .;驱动信号实现部分二5PTFWP1TLMP2：?：-：74LS3ZK : .R$ FEMP1 TEHP2：f ：U盯吩：?：SH_TFMP1：'：» r 1> 0：74L51ZN: CPJTMP1 : 一 lEMPZ中二：U6c LM ：f：;二厂二：； ：二：74LS32N：匚TEMPI ;o

7、：dk : - 65VUfiU- JJ- «卜如cia7,vcc -S175N以上三部份电路别离对应三个要紧功能目的：(1)二分频电路：利用驱动时钟产生相应信号的分频信号和周按时钟频率为500K的时钟信号，500K的时钟信号供后面电路利用，分频信号只匹配相应时序要求，为详细考虑到CCD8件组成。(2)分频电路：通过量片计数器，取得匹配CCDM件要求的时钟序列。该匹配电路部份单独设计，有利于电路的扩展性和通用性提升。(3)驱动信号实现：综合前两部份取得信号，通过或等操作，取得匹配CCDM件参数的最终驱动信号，最重输出的SH,F1,F2,SP,RS,CP信号都在该部份电路完成最重处置并输

8、出。五、完整电路图Figure5电路总图驱动信号实现部分在理想仿真模式下屏幕截图，仿真时钟频率：1Mhz(1)光生电荷转移时期(两头部份)Figure6第一幅图：SHH1,SP,RS*由上到下信号波形依次为：SH1,SP,RSFigure7第二幅图：2,SP,R§CP*由上到下信号波形依次为：2,SP,RSCPFigure8第三幅图：SHHSP,R§CP*由上到下信号波形依次为：SHSP,RSCP(2)光生电荷积存时期(中间部份)Figure 9第一幅图： 1,2, RS, CP*由上到下信号波形依次为：1,2,RSCPr4Chniel0sci1105cope-X&

9、C6Figure10第二幅图：1,SP,RS,CP*由上到下信号波形依次为：1,SP,RSCP七、参数测量结果（单位：ns）仿真时钟频率：1Mhz特性描述符号最小值典型值最大值理想模式仿真测量值SH与？1A脉冲间隔t111010001ust52001000SH脉冲宽度t310002000RS脉冲宽度t9451001usCP脉冲宽度t1230100?1B,?2B与CP脉冲时间t142040RS与而脉冲时间t156080SP脉冲宽度t17451001usRS与SP脉冲时间t19020100SH与CP脉冲时间t2205001us八、设计体会与感想本次CCD®件驱动电路设计，要紧参照已有的驱动电路设计图给出，并通过模拟和仿真给出实验结果。对实验电路设计的明白得，要紧依托查阅电路芯片参数，并结合具体电路功能，进行学习。由于时刻有限，不能对驱动电路原理进行充分的明白得和说明，只能结合一些对CCD!行情形的比对和驱动电路所用芯