1μPD795結構原理及驅動時序

1.1 μPD795結構原理

μPD795是NEC公司生產的高靈敏度、低暗電流、具有內置放大電路和采樣保持電路的線陣CCD圖像傳感器。它內部包含一列1 024像元的光敏二極管和兩列525位的電荷轉移寄存器。可以工作在5 V驅動(脈沖)和12 V電源條件下。同時μPD795具有出色的光電特性，很高的轉移效率，達到了99.996%。主要由三個模塊組成：表面積分單元，用于產生電荷信號;CCD移位寄存器，用于電荷信號轉移;輸出放大器，將電荷信號轉換成電壓信號。

結構原理圖如圖1所示，封裝形式為20腳DIP。中間一排是由光敏二極管構成的光敏陣列，有效單元為1 024位，其作用是接收外界的光信號，并轉換為相應的電荷信號，光敏陣列兩側分別為轉移柵和電荷轉移寄存器，在傳輸門時鐘信號φTGO的作用下，像元的光電信號分別轉移到位于其兩側的CCD轉移柵。而后CCD的MOS電容中的電荷信號在φIO的作用下從輸出端口串行輸出。

1.2 驅動時序分析

CCD器件需要三路以上的驅動時序脈沖。各驅動脈沖必須嚴格滿足相位時序要求，才能保證CCD器件正常工作。該芯片正常工作需要四路脈沖，分別為電荷轉移寄存器時鐘φIO、復位時鐘φRO、采樣保持時鐘φSHO以及傳輸門時鐘φTGO。他們之間的時序關系如圖2所示。

CCD的驅動時序是一組周期性且關系比較復雜的脈沖信號，它是影響CCD器件的信號處理能力、轉移效率、信噪比等性能的一個重要因素。常規(guī)的驅動電路設計有以下幾種方法：面陣CCD通常采用相應的專用驅動IC，但是難以調試，而且無法適應于其他CCD器件;線陣CCD可采用數(shù)字電路驅動、單片機I/O口驅動，或者選用可編程邏輯器件針對特定器件的驅動時序要求完成驅動電路設計。為了使CCD器件在各種光強信號下正常工作，需要設置不同的積分時間和相應的驅動脈沖，傳統(tǒng)的單一驅動脈沖無法滿足工作要求，必須設計一種可提供多種驅動脈沖的電路。