《14年北航仪器光电综合实验彩色线阵CCD驱动电路设计》报告.doc

姓名：xx 班级1117xx 学号：1117xxxx 第一部分 彩色线阵CCD传感器实验报告 实验一 SH与F1、F2的相位关系 F1与F2、RS、CP、SP信号之间的相位关系 F1比RS相位超前90°。 F1比CP相位超前120°。 F1比SP相位超前大约60°。 CP与RS、SP信号之间的相位关系 CP比SP滞后90°。 驱动频率和积分时间测量 表1 驱动频率与周期 驱动频率 项目 F1 F2 RS 0档 周期（μs） 8 4 频率（KHz） 125 250 1档 周期（μs） 16 8 频率（KHz） 62.5 125 2档 周期（μs） 32 16 频率（KHz） 31.25 62.5 3档 周期（μs） 64 32 频率（KHz） 15.62 31.25 表2 积分时间的测量 驱动频率0档 驱动频率1档 驱动频率2档 驱动频率3档 积分时间 （档） FC周期 （ms） 积分时间 （档） FC周期 （ms） 积分时间 （档） FC周期 （ms） 积分时间 （档） FC周期 （ms） 00 11.78 00 23.56 00 47.12 00 94.2 01 12.80 01 25.60 01 51.20 01 102.4 02 13.82 02 27.64 02 55.28 02 110.6 03 14.84 03 29.68 03 59.40 03 118.8 04 15.87 04 31.72 04 63.48 04 127 05 16.89 05 33.76 05 67.60 05 135.1 06 17.92 06 35.84 06 71.68 06 143.4 07 18.94 07 37.88 07 75.80 07 151.5 08 19.97 08 39.92 08 79.84 08 159.7 09 20.99 09 42 09 84 09 168 CCD输出信号的测量 打开实验仪顶部盖板，调节镜头光圈。观察UG输出变化。光圈变大，UG的幅值增大，周期增大，占空比增大。 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。积分时间增加，电压信号的幅值增大，周期增大。进一步增加积分时间则电压幅值不变，周期继续增大，但高电平宽度不变，总周期增大，占空比减小。 思考及设计 写出实验总结报告，注意说明TCD2252D的基本工作原理。 线阵CCD由光电二极管阵列组成的光敏区，转移栅，CCD模拟移位寄存器，以及其它一些控制电路组成。对于光敏区来说，是由光电二极管阵列构成，它们可以把入射在其上的光能转化为电能（确切的说是电荷包），转化出的电荷量的多少是和入射在相应的光电二极管上的光强和积分时间有关系的，因此电荷量的多少就反映了原图像的信息。同时光敏区必须把所形成的电荷进行转移，以便于变成便于利用的电压信号而且只有及时地把电荷转移走才能使得CCD芯片能连续工作。当然转移栅的功能就是实现把光敏区产生的电荷进行转移，要使电荷转移快速准确的进行，就必须用外界电路产生相应的波形（电压）进行控制，因此设计CCD的驱动电路就成为能使器件正常工作的重要环节。在转移栅把光敏区的产生的信号电荷转移到CCD模拟移位寄存器的同时，光敏区又开始工作进行新一轮的转换。CCD模拟移位寄存器则把转移过来的电荷保存并向外（计算机）传输。 说明SH，SP，RS，CP四个脉冲的作用，输出信号与F1、F2周期的关系。 SP：与像元同步，像敏单元采样脉冲，用作采样控制信号； CP：缓冲控制脉冲（箝位栅）； SH：完成将光敏区信号电荷向模拟移位寄存器中转移，在光积分期间，起到隔离作用； RS：当转移栅把信号电荷转移到移位寄存器中后，移位寄存器要一位一位输出电荷，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电极上应出现复位脉冲，它把前一电荷包抽走，以准备接受下一电荷包到来。 输出信号与F1、F2周期 解释为何在同样的光源亮度下会出现UR、UG、UB信号的幅度差异。 在同样光源亮度下，由于组成光颜色成分可能有所差异，会使得传感器测得的信号幅度有所差异；对R、G、B传感像元，即使输入光强相同，不同颜色像元见光强特性也会有所差别，由此也会带来量化结果的不同 实验 表3 输出信号幅度与积分时间的关系 驱动频率0档 输出信号Uo 驱动频率1档 输出信号Uo 积分时间 （档） FC周期 （ms） 输出幅度 （VH） 输出幅度 （VL） 积分时间 （档） FC周期 （ms） 输出幅度 （VH）