14位10MHzCCD/CIS信号处理器

Burr-Brown公司的VSP3100是一款工作在+5V单电源的完整的CCD/CIS图像处理器。这种完整的图像处理器包含处理CCD（电荷耦合器件）信号的3个相关双取样器（CDS）和可编程增益放大器（PGA）（见图1）。3个通道输入（RINP——红色通道模拟输入，GINP——绿色通道模拟输入，BINP——兰色通道模拟输入）也为接触图像传感器（CIS）提供输入。

VSP3100主要特性有：

·集成了3个相关双取样器

·可选择的工作模式（1通道、3通道，10Msps，CCD/CIS模式）

·0dB～13dB可编程增益放大器

·正常/多路分解输出模式选择

·±400mV补偿控制范围

·450mW低功率

工作模式

VSP3100有4种工作模式：1通道CCD，1通道CIS，3通道CCD和3通道CIS。

在此说明3通道CCD模式和3通道CIS模式。

3通道CCD模式

在此模式，VSP3100可同时处理3路输出CCD信号。CCD信号由AC耦合到RINP、GINP和BINP输入。CLP（箝位使能）信号激励内部偏置电路，以把这些输入箝位到适当的电压，使内部CDS电路能正确地工作。VSP3100输入可以用DC耦合输入，这需要把电平变换到合适的直流电压值。

CDS电路对输入的CCD信号取出两个取样值。在CK1（取样参考时钟）下降沿取出CCD的复位信号，而在CK2（取样数据时钟）下降沿取出CCD信息。然后，这两个取样值由CDS作相减操作并以存储的结果做为CDS的输出。

在此模式下，用3个CDS同时处理3个输入。每个通道由一个10位补偿DAC（范围-400mV～+400mV）构成。3到1模拟集成器（MUX）位于CDS和高性能14位A/D转换器之间。CDS的输出集成器连到A/D变换器，以实现数字化。模拟MUX在CK2下降沿时进行切换，并可通过编程设置Red、Green和Blue通道之间的操作。当配置寄存器（见表1）的D6置位到“0”时，MUX时序是Red>Green>Blue。当配置寄存器D6置位到“1”时，MUX时序是Blue>Green>Red。MUX在CK1下降沿复位。在Red>Green>Blue时序中，MUX复位到“R”；在Blue>Red时序中，它复位到“B”。

表1 配置寄存器设计

VSP3100有两种输出模式：

1） 正常模式（配置寄存器的D7置位到“0”）

2） 多路分解输出模式（配置寄存器DY置位到“1”）

在正常模式，VSP3100经B0（引脚25）——B13（引脚38）同时输出14位数据。在多路分解输出模式，VSP3100在ADCCK（A/D转换器数字数据输出的时钟）“HIGH”周期的上升沿经B6（引脚31）——B13（引脚38）输出高字节（高8位），然后在ADCCK下降沿经B8（引脚33）——B13（引脚38）输出低字节（低6位）。

在此模式下，VSP3100工作如同3通道的取样器和数字化器。此模式与CCD模式不一样，对于每个输入，VSP3100仅在CK1下降风吹草动取一个样。由于只取一个样，所以在此模式工作时CK2接地。大多数情况下，输入信号是DC耦合的。VSP3100输入允许差分输入。以Red通道为例，RINP是CIS的输入信号，而INN（基准输入）是CIS共同的基准信号输入。对于Green通道与Blue通道，情况是一样的。

在此模式，3个CDS变为CIS（作用如同取样和保持）来同时处理3个输入。每个通道由10位补偿DAC（范围-400mV～+400mV）构成。一个3到1的模拟MUX位于CIS和高性能14位A/D变换器之间。CIS输出经集成器连接到A/D变换器，以便数字化。模拟MUX在CK2下降沿进行切换，并可通过编程设置Red,Green和Blue通道之间的循环操作。当配置寄存器D6置位到“0”时，MUX时序是Red>Green>Blue。当配置寄存器D6置位到“1”时，MUX时序是Blue>Green>Red。MUX在CX1下降沿复位。在Red>Green>Blue时序情况下，MUX复位到“B”。

VSP3100允许两种输出模式：

1）正常模式（配置寄存器D7置位到“0”）

2）多路分解输出模式（配置寄存器D7置位到“1”）

数字输出

VSP3100数字输出设计成与高速TTL和CMOS逻辑系列兼容。数字输出的驱动级通过分离的电源引脚VDRV（引脚41）供电，此引脚不连接到模拟电源引脚（VCC）。调节VDRV的电压，数字输出电平将相应变化。因此，工作在+5V模拟电源的VSP3100可以同时将其数字输出连接到3V逻辑电路。

对VSP3100编程

VSP3100由3个CCD/CIS通道和1个14位A/D组成。每个通道（Red,Green和Blue）具有它自己的10位补偿和5位增益可调寄存器，它们都可由用户编程。另外可用片上的8位配置寄存器编程设置不同的工作模式。这些片上寄存器列于表2。

表2 片上寄存器

可用下面两种编程模式来访问这些寄存器：

（1） 并行编程模式，用数字数据输出引脚，数据总线分配为D0～D9（引脚25～34）、地址总线分配为A0～A2（引脚35～37）。它可以进行读和写操作。但不能用于多路分解模式。

（2） 串行编程模式，使用单行端口、串行数据（SD）、串行移位时钟（SCLK）和宇航局信号（WRT）。在串行编程模式中，只可写操作，禁止通过串行端口的读操作。VSP3100电路连接示于图2。

表3 串行和并行端口存取模式

串行、并行模式的选择见表3。