CCD成像器件的噪声分析
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在CCD的应用领域中。相关双采样电路得到了广泛的应用。很多公司专门研发了相关双采样的集成电路芯片。这些专用芯片不仅使用方便，且性能也能得到很大的提高。CDS1402芯片是一种典型的相关双采样电路芯片，它是专门为CCD成像器件研制的，用来消除复位噪声。CDS1402进行了优化，适合用于10～14位转换精度的数字视频。低噪声的CDS1402芯片也是利用对高低电平信号的采样并相减来精确确定视屏信号的。结果在CCD输出的浮动电容器上，那些剩余电荷和kTC噪声被最大限度的消除。CDS1402芯片一共有24个引脚。它包含有2个独立的采样保持放大器和S／H电路，每个S／H电路都有独立的控制线，输人和输出管脚，有两个管脚提供偏置调流和调压。一般来说，CCD的输出信号都要连接到2个S／H的输入端，S／H1端用来采集和保持偏置信号，它的输出值与CCD输出信号相减，当CCD输出偏置+视频信号的时候，S／H2端就进入信号的采集状态，从而获得有用的视频信号。
DATEL公司的CDS-1402芯片与普通CDS电路相比略有不同，但是明显优于普通的CDS电路。它的采样方法被称为“采样-相减-采样”技术。图2为CDS-1402的功能原理框图。在正常操作时，CCD的输出信号被同时送到每一个S／H放大器的输入端(引脚3和引脚4)。通常S／H1是用来俘获和保持每个像素的偏置信号，因此最初它处在信号采集状态(也就是说引脚11是输入高电平)。即通常被称为采样或跟踪模式。CCD的输出信号经过短暂的间隔之后，引脚11输入低电平，S／H1推动其保持的模式。
在一般简单的配置下，把引脚7和引脚8连接起来，就可以把S／H1的输出和S／H2的总结节点连接起来。当CCD输出偏置和视频信号的时候，引脚12输入高电平，使得S／H2进入信号采集模式。
S／H2采用电流一总结架构，它从CCD的输出信号(偏置加视频信号)中减去S／H1的输出信号(偏置信号)，只保留有用的视频信号。引脚12输入低电平，使得S／H2进入保持模式，经过一段暂态的稳定过程，有用的视频信号从引脚22输出。对于CCD的输出信号，相关双采样电路是最常用的处理方法，主要是为了去除CCD信号中的复位噪声和kTC噪声，处理效果如图3所示。
从图3可以看出，当复位部脉冲是高电平的时候。CCD的输出信号进行第1次采样，采样信号为复位电压、复位失调电压和复位噪声；当数据部脉冲是高电平时，CCD的输出信号进行第2次采样，采样信号除包括复位电压、复位失调电压和复位噪声外，还包括有用的视频信号。
2次采样的信号通过差动放大电路后输出，正好把复位部噪声去除掉。因为两次采样的噪声可以近似看成是相当的。因此通过相关双采样电路基本上可以把复位噪声去掉。
4 结 语
这里对CCD成像器件的噪声进行了分析，从几个噪声源着手(包括转移损失噪声、复位噪声、散粒噪声和暗电流噪声)，分析了CDS相关双采样电路。虽然限于CCD其他噪声及电路工艺结构等原因，系统并未达到器件本身的读出噪声水平，但是CDS电路的作用确实明显，已将大部分噪声消除了。CDS技术已经得到广泛的应用，CDS-1402是一种专门为CCD设计的相关双采样电路，它的采样方法称为“采样-相减-采样”技术，比一般的CDS技术少一次采样保持，这样就减少了采样尖峰。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/162665.htm 电荷放大器相关文章:电荷放大器原理 电流变送器相关文章:电流变送器原理
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