CCD驱动时序分析

1、CCD的驱动过程一般可以分为以下五个部分:积分：在有效积分时间里，光栅P处于高电平，每个光敏元下形成势阱，光生电子被积累 到势阱中，形成一个电信号“图象”转移：就是将N个光信号电荷包并行转移到所对应的各位CCD中，t处于高电平。传输：N个信号电荷在二相脉冲1、2驱动下依次沿CCD串行输出。输出：由采集系统读取每个信号。计数：计数器用来记录驱动周期的个数。通常计数器预置值定为N+m, m为过驱动次数。 CCD表面示意图：移位转移栅（遮光）以上的Sh为TG,P为PG般CCD都有如下几种驱动参数：传输门TG,光门电压PG,脉冲信号H1和H2，复位时钟RG：时钟信号H1、H2：相位差必须接近180，占

2、空比须接近50%。H1和H2的速度一 般很高，如果上升和下降的时间过快，会导致采集信号的增加，因此边沿时间要适量延长, 使输出波形变平滑，这样就能在信号转移速度和信号传递之间达到平衡。传输门信号（TG）：控制电荷包从光电二极管到CCD移位寄存器的运动。在电荷积累的过 程中，CCD器件处于积分时间内，光敏区接收光学图像,产生并积累光生电荷，电压控制TG 处于低电平状态。当电荷从光电二极管向移位寄存器转移时，高电平TG为电荷创建一个 传输通道，TG的脉冲宽度一般为500 ns。当TG达到它的最高电平态时，光门电压PG 也会处于上升沿状态，并且脉宽至少保持011ys,完成电荷向移位寄存器的转移。复位

3、时钟RG：移位寄存器中最后一个阶段的电荷产生后，通过电荷积分器和前置放大器 读出信号。积分器由一个浮点扩散产生，先将复位晶体管电压RG设置到最高态，进行复 位，建立直流参考电压（VRD）。然后RG处于低脉冲，关闭复位晶体管，将积分器从VRD中隔离出来（以便读取电荷）。下一个时刻，H1变成低电平，电荷包转移到积分器，产生与 电荷包大小成正比的电压。复位晶体管电压RG必须在H1由高电平到低电平的转变之 前达到它的最低值。部分CCD存在抗晕时钟AB。曝光控制使可变电荷在光电二极管中有充足的积累时间。 当抗晕门电压AB处于高电平时，电荷就从像素存储门流向曝光控制沟道。普通情况下, 电荷在光电二极管中积

4、累时AB为低电平。根据曝光控制模式的时间要求，电荷总是先累 积完毕再传输到转移寄存器。VDRK为所有有效像敏单元的暗信号电压平均值。DSNU定义为在Vmdk为最大暗信号电压条件下Vdrk VDRK为所有有效像敏单元的暗信号电压平均值。DSNU定义为在Vmdk为最大暗信号电压条件下Vdrk 4 Vmdk的差值。VdrkDSNU玄流信号输出电压与玄流补偿输出电压定义为:常见参数缩写备注灵敏度R光响应非均匀性PRNU寄存器不平衡性RI泡和输岀电压VSAT有效像敏单元的最小饱和输岀电压饱和曝光量SE暗信号电圧VDRK暗信号非均匀性DSNU模拟电流耗散IAD驱动电涼耗散IDD总转移效率TTE输岀阴抗ZO

5、动态范围DR直流信号输出电压VOS直流补偿输出电压OS直流差动误差电圧IVOS-VDOSIDR定义为：DR=卩DRKNum工 xrxr 十 11RI 定义为：Rl= X100 (%)Num X TPRUN 定义为：PRNU=X100 (%)V十SE定义为：SE = 工(lxs)R型号像敏单元数像元尺寸 (pm)中心距 (pm)典型感度(V/lx. S)11驱动方式最高工作频率 (MHz)生产厂商TCD100P128*132*3232单路3MHzTOSHIBATCD1201D2048*114*200U单路0.5MHzTOSHIBATCD1205D208*11d*200V单路0.5MHzTOSHI

6、BATCD1206UD2160*114*14U单路2MHzTOSHIBATCD1208AP2160 x114x14U110750单路2MHzTOSHIBATCD1209D2048x114x14U312000单路20MHzTOSHIBATCD1251UC单路TOSHIBATCD1252AP2700 x111x111162750单路3MHzTOSHIBATCD1300D3648*18*88单路0.5MHzTOSHIBATCD1304AP3648*18*2008单路1MHzTOSHIBATCD1305P3648x18x64864300单路1MHzTOSHIBATCD132D1024x114x14U1

7、21500单路2MHzTOSHIBATCD141ARC5000*17V7单路10MHzTOSHIBATCD142D2048*114*14U单路20MHzTOSHIBATCD1500C5340*17V7单路4MHzTOSHIBATCD1501C5000*17*77单路6MHzTOSHIBATCD1501D5000 x17x77133000单路12MHzTOSHIBATCD1502D5000*17*77单路10MHzTOSHIBATCD1503D5000*17*77单路20MHzTOSHIBATCD1702C7500 x17x7792000单路10MHzTOSHIBATCD1703C7500 x1

8、7x77161660单路20MHzTOSHIBATCD1703C7500*17*77单路20MHzTOSHIBATCD1704C7500*17*77单路20MHzTOSHIBATCD1705D7450 x14.7x474.7151300单路20MHzTOSHIBATCD1707D7450 x14.7x474.7152000单路25MHzTOSHIBATCD1708D7450*14.7*474.7单路15MHzTOSHIBATCD200P160*311*3311RGBaag6MHzTOSHIBATCD2252D2700 x38x887.9,3800RGBHSg4MHzTOSHIBATCD2253

9、D2700*310.5*10.5105RGBHSg5MHzTOSHIBATCD2255DTOSHIBATCD2300CTOSHIBATCD230133648*38*88RGBHSg4MHzTOSHIBATCD2502C-15000*314*14URGB*8MHzTOSHIBATCD2503C5000*314*14URGBHSg13MHzTOSHIBATCD255535348*38*88RGBHSg5MHzTOSHIBATCD2556D5340*37*77RGB三路3MHzTOSHIBATCD2557D5340 x37x779.3,9.9,5.4800RGBHSg6MHzTOSHIBATCD2558D5340 x37x779.95000RGBHM6MHzTOSHIBATCD2560D5400*35.25*5.255.25RGBHSg6MHzTOSHIBATCD2561D5340 x47x779,10.5.5.5.21WOO四路10MHzTOSHIBATCD2700C7500*38*88RGBHSg20MHzTOSHIBATCD2701C7500*3.325*9.329.325RGBHM20MHzTOSHIBATCD2704C7500*45*55四路12MHzTOSHIBATCD2901310