针对CCD输出噪声的特点,CCD视频处理电路用于消除KTC噪声,抑制低频噪声和宽带白噪声。文分析了三种噪声抑制方法:相关双采样方法,双斜积分方法和开关指数滤波方法。
像素周期之前和之后对这三种方法进行采样(或积分),并且系统输出是两个采样之间的差,以获得视频信号。文介绍了它们的工作原理,推导了噪声传递函数并详细分析了其特性。后,详细分析了最合适的双相关采样方法。前,由于其优点,CCD器件被认为是可见光成像领域最有前途的探测器。
态范围大;高量子效率;电荷转移效率高;光谱响应范围广;良好的几何稳定性。着CCD制造技术的不断发展,CCD具有高分辨率和高工作频率的特性,因此CCD已被广泛使用。KTC噪声的产生与CCD的输出结构紧密相关。常,CCD的输出结构是选择性电荷积分器。电路的原理在图形放大器的网格节点上进行了说明,每个信号都作为负载读取。取每个信号负载产生的电压变化后,必须复位输出MOSFET的栅极节点。复位脉冲到达时,MOSSFET复位晶体管导通,并且导电沟道电阻器Ron通过电容器C产生热噪声。容C是反向偏置二极管结电容器D与电容器C的总和。关注者。复位过程中,等效漏极电压通过电阻RON加到电容器C,以分析视频输出信号CCD。
个像素的输出周期以复位脉冲(在T0和T1之间)开始,在该脉冲中,电荷从上一个像素中除去,以响应下一个像素的电荷。时,视频信号被集成到复位电平中,并且复位脉冲串扰信号被叠加以产生复位噪声。T1到T2期间,由于来自复位MOSFET的泄漏电流(称为复位偏移电压)的影响,复位电平会略有下降。此期间的视频输出为复位电平,复位噪声和复位偏置电压叠加。T2-T3期间,电平测量期间必须将转换时钟干扰与压力测量元件混合。期的最后一部分(T3至T4)是复位噪声,复位偏移电压和有用视频信号的叠加。用电容器C噪声电压的缓慢波动,采用双采样法,双积分法和相关指数法对开关进行滤波。输出负载分组和输出负载分组之前的相同像素周期之前和之后两次采样A。为ND和RoFoc的采样间隔远小于时间常数,所以第一个KTC噪声样本和第二个KTC噪声样本非常小。果预定义了两个样本,则会发出KTC噪声。号被抑制,即两个采样之间的关系是视频信号的真实分量。
容器C2保持KTC噪声,重置干扰电压并叠加重置电平电压。二个样本在T3和T4之间。容器C3保持的电压是噪声叠加KTC,不对称的复位电压和有用的视频信号。个样本之间的采样间隔为TG。过减去两个值得采样的信号电平来获得输出信号。于双相关采样电路是点采样电路,因此不存在低通滤波器特性。此,有必要在限制带宽之前添加一个低通滤波器以形成双相关采样系统。T1〜T2期间,S2关闭,S1打开。表层发现了KTC噪声和复位损失。整电压复位电平的反向积分;在T2〜T3期间,S2被禁用。
时间T3和T4闭合时,S1,堆栈具有有用的信号电平,用于有用的积分和复位电压,积分结束。统输出有用的视频信号电压,并在时间t4输出。关指数滤波器的示意图的实施例可包括经由S2S4的短连接在电容器S0与T1,C1与C2之间切换。T1到T2期间,S4被激活,S3被去激活,C2在相反方向上被集成到复位电平中,叠加了KTC噪声并复位了不对称电压。T2T3期间断开S3。过在T3至T4的KTC噪声中添加所需的信号电平,对不平衡电压进行积分和复位。管这三个系统以不同的方式工作并且在不同的电路中实现,但无法单独对其进行分析。际上,它们本质上是相同的。
们包括RC电路,该电路在像素周期之前和之后采样两次。统输出是两个样本之间的差,恒温阀芯以获得视频信号。证明它们的传递函数具有必要的联系和相似的特征。是,由于RC常数不同,所以这三个系统具有各自的特性。双相关采样的RC值较低时,可以快速提取信号电平,这特别适合于高频应用。积分RC常数远大于双采样RC常数。要满足动态范围条件,就可以任意选择T1和T2的时间积分时间。包括低通滤波器功能,不需要其他低通滤波器。于RC恒定中心切换指数滤波器,它具有双重积分和双重采样的特性,同时提供了灵活性。
允许两个不同的截止频率。
小系统截止频率必须大于信号输出频率。后,脉冲响应是傅立叶变换。确地说,只要分别实现噪声抑制功能,每种方法都可以达到令人满意的效果。
是,CCD输出信号处理电路的设计原理是大大提高输出信噪比(SNR)并减少其他负面影响。统实现的复杂性和电路的灵活性。于采样电路可以在短时间内达到新的水平,因此无需擦除先前的像素,这是高速应用的首选方法。外,通过修改两个采样时间之间的间隔,可以将其应用于广泛的工作频率,这赋予了它极大的灵活性。传递函数和频谱曲线的角度来看,DS-1的性能优于CDS系统,从而可以更好地抑制噪声。GPSRTK,一个人戴着仪器可以测量地貌细节12秒钟,并同时对输入特征进行编码。需的地形图可以通过专业的软件界面输出,因此只有一个叫RTK的操作员,既省时又省力,非常方便,大大提高了工作效率。关的双采样方法已被广泛用于CCD应用中。多公司专注于专门的集成芯片,例如具有CDS功能和自动补偿级别,自动增益/ OD功能的XRDXRD460XRD9580KODAKKASP10KASP1205。些特殊的集成芯片不仅易于使用,而且具有良好的性能指标。外,随着CCD的快速发展,在许多情况下,具有低输出容量和高灵敏度的CCD的限制越来越小。仅需要一个低通滤波器之后,OD特别是在高速下直接连接到转换电路。
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