Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
he “ -g- (Shht max 5ИНТ ш1п)/(5инт max ~Ъ SHHT шщ).
Если ФПЗС использовать в режиме малых освещенностей, необходимо учитывать ограничения допустимого времени накопления, связанные с возможностью заполнения потенциальных ям темновыми зарядами. Таким образом, одним из существенных параметров ФПЗС является также допустимое время накопления Тнmax при заданной температуре кристалла.
Помимо перечисленных параметров и характеристик в паспорте ФПЗС указываются также номинальные значения напряжений и уровней сигналов на управляющих электродах.
Схемы включения фотоприемников на основе ПЗС-структур. Любой оптико-электронный датчик (ОЭД) на ФПЗС содержит кроме непосредственно фотоприемника формирователь фаз управляющих импульсов (ФФ), преобразователь уровня управляющих сигналов (ПУУС), видеоусилитель (ВУ) и задающий генератор (ЗГ), обеспечивающий синхронную работу всех функциональных узлов. В зависимости от типа и архитектуры конкретного ФПЗС структурные схемы ОЭД могут быть различными. Варианты основных структурных схем ОЭД на ПЗС-линейке (ЛПЗС) и ПЗС-матрице (МПЗС) приведены на рис. 6.21.
Будучи однострочным вариантом многоэлементных фотоприемников, ЛПЗС значительно проще по своей организации много-
198
и, Vn,
Рис. 6.21. Структурная схема оптико-электронного датчика на ПЗС-линейке (а) и ПЗС-матри-це (б)
строчных фотоприемников. Обычно ОЭД на ЛПЗС содержит один ЗГ, один ФФ, формирователь вспомогательных сигналов ФВС (импульсов управления фотозатвором, затвором переноса и др.), а также ПУУС и ВУ (рис. 6.21, а). В то же время при реализации ОЭД на многострочном фотоприемнике МПЗС требуются, как правило, три ФФ, управляющих работой секций накопления ФФ (Н), оперативной памяти ФФ (П) и считывающего регистра ФФ (Р). В некоторых случаях по конструктивным соображениям для управления ФФ (Р) целесообразно использовать отдельный ЗГ (ЗГ2, рис. 6.21, б), который синхронизируется от ЗГ1 и располагается в непосредственной близости от МП, хотя принципиально оба ЗГ могут быть элементами одного синхрогенератора (С Г).
Возможные практические схемы ФФ и ПУУС, а также рекомендации по выбору элементов для их реализации подробно рассмотрены в литературе. Здесь приведем лишь типичные временные диаграммы управляющих сигналов, формируемых этими схемами, чтобы пояснить работу линейных и матричных ФПЗС.
На рис. 6.22 показаны временные диаграммы управляющих импульсов для однострочного ФПЗС, содержащего 1024 элемента К1200ЦЛ1. Этот фотоприемник имеет кремниевую подложку л-типа, поэтому для его нормальной работы на подложку должен быть подан несколько более высокий потенциал, чем верхний уровень импульсных сигналов, показанных на рис. 6.22. При таком условии обеспечивается режим обеднения приповерхностной области подложки основными носителями (электронами).
199
сов для ПЗС-линейки
На первой временной диаграмме показаны управляющие импульсы на фотозатворе Фн. Изменяя длительность импульсов накопления посредством перемещения переднего отрицательного фронта импульса накопления, можно регулировать экспозицию, а следовательно, значения накапливаемых зарядов при фиксированной освещенности на накопительных ячейках. Это эквивалентно изменению чувствительности ФПЗС к заданному потоку оптического излучения.
На других диаграммах показан импульс, управляющий затвором переноса Ф3; ФР1—Фр3 — импульсы, управляющие фазами транспортного регистра; <&C6v — импульсы, управляющие затвором транзистора сброса (см., например, VI на рис. 6.16, а).
На последней временной диаграмме показаны тактовые импульсы, которые можно использовать для синхронизации работы ФПЗС с внешними устройствами обработки сигнала.
На рис. 6.23 приведены временные диаграммы управляющих сигналов для матрицы ФПЗС с кадровым переносом. Эти диаграммы соответствуют случаю, когда ФПЗС используют в качестве аналога передающей телевизионной трубки, т. е. в качестве телевизионного преобразователя непрерывного во времени оптического сигнала в видеосигнал.
Импульс накопления подается поочередно на первую и вторую фазы секции накопления ФН1 и Фн2, что позволяет повысить разрешающую способность телевизионного преобразователя за счет удвоения эффективного числа строк.
200
III поле
%2(з)
<Рр!(?,3)
СмГ
1 сси П И П П кси IIII Л 1 1 ПП.
Тк Т„ t
Рис. 6.23. Временные диаграммы управляющих сигналов для ПЗС-матри-цы, используемой в качестве телевизионного преобразователя:.
Фн1 — Фн3, ФЦ1 — ФдЗ, 4*р1*“ФрЗ — управляющие сигналы иа фазах 1 — 3 секции накопления» секции памяти и регистра переноса; СмГ — смесь гасящих импульсов телевизионного датчика иа ФЗПС
В промежутки времени между периодами накопления на управляющие электроды ФН1—Фн3 и ФП1—Фп3 подаются последовательности («пачки») импульсов более высокой частоты, обеспечивающие вертикальный перенос зарядового рельефа из секции накопления в секцию памяти. Число импульсов в «пачках» определяется числом ячеек в столбцах каждой секции. Сигналы управления секцией памяти ФП1—Фц3 содержат, кроме того, импульсы построчного вертикального переноса зарядового рельефа из секции памяти в выходной регистр. ФР1—Фр3 — сигналы, управляющие выходным регистром.
