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基于VHDL的图像传感器TCDl206的驱动设计

发布时间:2020-07-21 17:34:59 阅读: 来源:石油蜡厂家

摘要:介绍图像传感器TCDl206的主要特点、结构原理、引脚功能,并详细分析其驱动时序。通过研究采用VHDL实现TCDl206驱动脉冲的方法及逻辑设计原理,完成了驱动脉冲的VHDL程序设计和时序仿真。仿真结果证明了该驱动电路的可行性。关键词:TCDl206;线阵CCD;驱动时序;VHDL

本文引用地址: 电荷耦合器件CCD(Charge Couple Device)是集光电转换、电荷储存、电荷转移为一体的新型光电传感器件。该器件的主要功能是将光学图像转换为电信号。当对其施加特定时序脉冲时,其存储电荷能在CCD内作定向移动,从而实现自扫描.输出电压信号的大小与CCD单元存储的电荷多少成正比,CCD单元存储电荷多少与光的强度和CCD单元光积分时间成正比。与传统的光电传感器相比,CCD图像传感器具有输出噪声小,动态范围大,光谱响应范围宽,分辨率高,输出信号线性度好,功耗低,体积小,寿命长等优点。而CCD应用的关键就是获取驱动脉冲,这里分析线阵CCD-TCDl206的工作原理和对驱动时序的要求,在此基础上设计合理的脉冲产生方案。该设计采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为硬件设计平台,通过超高速硬件描述语言VHDL描述驱动方案,采用Altera公司的仿真软件QUARTUS II对其驱动脉冲进行仿真。

1 TCDl206的主要特点 TCDl206是一款高灵敏度、低暗电流、2 160像元的双沟道线阵CCD图像传感器。由2 236个PN结光电二极管构成光敏元阵列,其中前64个和后12个是用作暗电流检测而被遮蔽的,中间2 160个光电二极管是曝光像敏单元,每个光敏单元的尺寸为长14μm、高14μm,中心距亦为14μm。光敏元阵列总长为30.24 mm。 TCDl206的主要特性有:1)光敏像元数为2 160像元;2)像敏单元为:14μmxl 414μm(相邻像元中心距为14μm);3)光谱范围为250~l 100 nm:4)光敏区域采用高灵敏度PN结作为光敏单元;5)时钟为二相(5 V);6)内部电路包含采样保持电路,输出预放大电路;7)采用22引脚DIP封装。

2 TCDl206的结构原理和引脚功能2.1结构原理 TCDl206是二相电极的双沟道线型CCD,其结构原理如图1所示。中间一排是由多个光敏二极管构成的光敏阵列,有效单元为2 160位,其作用是接收照射到CCD硅片的光,并将其转化成电荷信号,光敏元两侧是存储其电荷的MOS电容列一存储栅。MOS电容列两侧是转移栅电极SH。转移栅的两侧为CCD模拟移位寄存器,其输出部分由信号输出单元和补偿单元构成。

2.2引脚功能 TCDl206器件采用DIP封装,各引脚功能如表1所示。

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