面阵CCD信号采集系统的噪声抑制

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和辐射定标实验表明,该面阵CCD信号采集系统具有相关双采样和暗电平校正功能,抑制了CCD输出信号的复位噪声和暗电流噪声;在中等照度条件下,系统信噪比达到40dB。     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

基于FPGA的超高速线阵CCD信号采集系统的设计与实现

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统,目前高帧率采集系统多在200~500Hz之间。高速线阵CCD采集系统,如1K甚至10KHz以上的采集要求,设计难度大,电路实现复杂,需要专用处理器,产品成本高,提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD,通过常规分立元件完成模拟信号处理,实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度,在同等性能情况下,可实现每秒万帧的高速采样,大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心,实现高速信号采集的同时,在片上实现一定的图像算法,不仅加速了图像处理速度,同时降低了计算机的处理压力。最后,本电路通过USB2.0接口,完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定,便携使用等特点,同时还有一定的通用性,已应用于一些光学系统中。     

用基于DSP的线阵CCD实现二维图像信号采集的系统设计

对光电转换系统，尤其是采集信号的后处理进行了研究。介绍了在光电精密数据采集处理中通过DSP用硬件实现对CCD信号的采集和处理过程。给出了对CCD信号进行边缘识别的微分算法和将线阵CCD信号进行组合，恢复出二维图像信号的算法。同时还给出了详细的硬件处理电路。重点介绍了DSP与FIFO的数据传输、DSP与USB的接口电路。解决了一般情况下系统无法做到的用线阵CCD实现二维图像信号复原的问题。通过实验，证明了该方法的有效性。线阵CCD信号是以若干线段的形式存在的，特别适用于激光雕刻机图像采集系统，应用前景广阔。     

一种低成本线阵CCD驱动与数据采集处理系统的研究

探索了一种在低成本下实现线阵CCD输出信号快速采集以及与PC通信的方法。讨论了线阵CCD系统的整体结构及工作流程。采用VHDL语言编写了驱动程序,实现了CCD的正确工作。利用DSP实现了对下位CCD的控制,在控制程序中利用"乒乓原理"实现了线阵CCD的数据采集,并同时给PC快速上传数据。基于Visual C++6.0平台编写了PC机控制软件,实现了对硬件电路的控制和对CCD输出信号的分析处理。     

光电子技术与器件 光电成像与器件

TN386.52006054463高速线阵CCD信号采集电路设计=Design of high speedlinear CCDsignal acquisition circuit[刊,中]/李翰山(西安工业学院电子信息工程学院.陕西,西安(710032)),雷志勇…//西安工业学院学报.—2006,26(2).—136-141为实现高速弹丸信号采集,提出了利用CPLD与高速A/D转换芯片相结合,设计高速高灵敏度的CCD信号采集电路。根据线阵CCD的工作时序和A/D转换速率要求,采用MAX plusⅡ的图形编译软件,自行设计高速线阵IL-E2CCD芯片内部时序,并结合AD9224芯片特点设计与CCD芯片接口的外围驱动与采集电路,采用LVDS技…     

基于CPLD工作模式可调的线阵CCD驱动电路设计

针对传统驱动电路一旦做出修改,则需对硬件或程序进行改变的缺点,以型号为TCD1707D的线阵CCD为例,介绍了一种工作模式可调的驱动方法.该方法是利用复杂可编程逻辑器件和控制外端结合,通过分别设置内外触发来实现的.在外触发模式下,利用外触发脉冲,可由用户控制CCD的曝光和信号输出时间;内触发时,可以调节CCD的积分时间和驱动频率.为提高信号输出质量,针对EMC问题给出了线阵CCD的外围驱动电路.实验结果表明,该方法调试方便、电路结构简单、集成度较高、输出信号可靠稳定、受干扰小,可配合多种用户需要,对高速精确测量及线阵推扫模式具有一定参考价值.     

线阵CCD用于快速实时动态测量技术研究

重点研究线阵CCD快速实时动态测量技术。由于测量速度快，除应考虑CCD像元响应非均匀性、非线性等影响因素外，还应考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。就上述问题进行了详细研究，并给出解决问题的具体方法。对于采样频率，除了满足采样定理的要求外，还要根据工程实际被测系统要求的振幅和频率，合理选择CCD的动态范围和光源功率。CCD信号处理电路除了采用高速器件小，还要根据具体情况采用其它特殊方法实现。     

基于线阵CCD的扫描镜角位置测量技术

扫描转镜是现代光电系统中广泛应用的装置。扫描转镜的位置需要精确控制,线阵CCD探测器具有像素高,响应频率高等特点。介绍了以TCD1501C作为光学传感器,利用可编程逻辑器件作为处理单元的角位置测量设计,包括驱动时序、视频输出差分电路、CCD信号检测处理等设计。实现了精度可达到0.02mrad的小角度测量。     

可见光CCD的光致过饱和现象

 报道了可见光CCD的过饱和状态——在强光辐照下,CCD输出图像中的白色饱和区域内出现黑色盲区。介绍了相机成像系统的信号处理过程和CCD的4种基本输出波形,给出了这4种波形的信号在经过相关双采样电路处理之后的结果和对应的CCD的4种基本输出图像效果,即无光照的黑区、弱光照的灰区、光照饱和的白区和强光致过饱和的黑色盲区（即过饱和状态）。过饱和状态CCD的输出信号波形中,复位电平发生改变而与处于饱和的数据电平持平,使该信号在经过相关双采样电路处理后变为零输出,造成CCD输出图像中的白色饱和光斑中间出现黑色盲区。     

高速多光谱 TDI CCD 成像电路系统

为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像,利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列（ FPGA）为核心逻辑单元,带有RS422外围通信控制接口,并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动态推扫成像的能力,可同时输出全色和彩色两种模式的图像数据。利用灰度条纹的靶标对传感器的3个多光谱（ R、G、B）感光区标定白平衡,利用彩色条纹的靶标对系统进行成像测试,在驱动频率为15 MHz的情况下,系统单片CCD输出的图像数据率达到1.2 Gbps。试验结果表明,获取全色图像的信噪比达到了53.56 dB,各多光谱图像的信噪比较高的也在40 dB以上,满足空间对地高分辨多光谱遥感成像的技术指标要求,对高速空间多光谱遥感相机的研制具有借鉴意义。     

非制冷红外探测器读出电路的非均匀性研究

对于长线列的非制冷红外探测器组件, 不同探测元之间的非均匀性是衡量电路设计的关键指标. 为了实现长线列非制冷红外探测器的高性能读出, 本文设计了一种基于电流镜方式的非制冷红外探测器160线列读出电路, 电路由电流镜输入模块、电容负反馈互导放大器模块及相关双采样输出模块组成. 电路采用0.5 μm工艺制作完成. 通过合理设置电路中MOS管的参数和布局电流镜版图, 电路的非均匀性有了明显地改善. 通过测试, 电路的非均匀性小于1%, 器件总功耗约为100 mW, 并具有良好的低噪声特性, 输出噪声小于1 mV, 输出摆幅大于2 V. 该电路与160线列非制冷红外探测器互连后, 能较好地完成红外信号的读出, 在积分时间为20 μups的情况下, 器件的响应为0.294 mV/Ω, 整体性能良好. 该电路的研制对超长线列的非制冷红外冷探测器读出电路研制奠定了重要的技术基础.     

20MPixel/s高速红外焦平面读出电路设计

针对中大规模红外焦平面对高速读出的需求,研究并设计了一款20MPixel/s红外焦平面高速读出电路。读出电路单元电路由电容负反馈运放输入级、相关双采样、源随输出级电路组成,总线输出级采用基于低功耗推挽运放的跟随器结构。研究了输出级运放像元信号建立时间和负载电容的关系,给出了20 MPixel/s高速读出的负载电容适用范围。采用0.5μm Mixed Signal CMOS工艺研制了一款红外焦平面高速读出电路芯片,和InGaAs光敏芯片耦合后实测读出速率达到20MPixel/s,像元信号之间最大上升时间为17ns。     

Penning阱中离子谱的优化

根据Penning阱存储离子的探测原理,系统分析了阱内离子信号及信号本身的噪声、实验仪器及探测电路的噪声干扰,采用适当的品质因数和电子束流,得到较高信噪比和分辨率的离子谱。为深入开展Hn^＋（n≥3）对离子的形成机制、离子与中性气体原子或分子碰撞过程等问题的研究创造了更好的条件。     

CCD多功能实验仪的设计与应用

介绍了CCD多功能实验仪的设计及其在大学物理实验中的应用．该实验仪主要由光路、硬件电路和软件3 部分组成．光路将待测物理量转化成相应的光信号,再经过硬件电路和软件的一系列处理转换成离散的电压信号,并在计算机上以图形方式显示结果．该测量系统可以完成多个与CCD光电技术相关的实验．     

CDS器件在TDI-CCD视频信号处理中的应用

本文是对国家863-2计划中某项目的部分工作所做的总结。文中对CCD的噪音和新型TDI-CCD输出视频信号的特性进行了分析,提出了对于各种噪音的处理方法,尤其详细介绍了采用相关双采样(CDS)技术处理kTC噪音和复位噪音的方法,并通过实验进行了验证,最后分析了系统的信噪比。     

基于线阵CCD的图像采集系统设计

介绍了一种快速提取边缘特征信息的图像采集系统设计方法。该方法以C8051f060单片机为控制核心, 结合外围环形硬件电路实现对线阵CCD图像传感器的驱动,采用简单的预处理电路将两路CCD输出信号转变为一路可利用的视频信号,再利用单片机的A/D转换模块对视频信号进行模数转换和串口通信将数字图像数据发送到上位机等待后续处理。该系统电路设计较简单,集成度高,成本低,避免了以往设计方法的不足,通过实验结果表明：该系统具有较好的抗干扰性和稳定性,产生的驱动信号符合CCD工作需求,可以快速、高效完成对含有边缘特征信号的采集并实现高精度测量。     

一种新的蔡氏电路设计方法与硬件实现

提出了一种基于蔡氏无量纲状态方程新的电路设计方法.首先对蔡氏无量纲状态方程各变量进行比例压缩变换、微分-积分转换和时间尺度变换.其次根据变换后的方程设计出各模块电路，再将各模块按方程中各状态变量的对应关系联结起来.整个电路只由反相加法器、积分器和反相器三大模块构成，电路结构对称.与现有其他的混沌电路设计相比，该方法具有三个主要特点：(1)直观性强，实现了电路的模块化设计，并总结出了这类混沌电路更一般的设计原理，具有普适性，可用于其他无量纲连续状态方程的电路设计；(2)由于采用了反相加法器，各个电路参数独立 关键词： 蔡氏电路 多项式 模块化设计 硬件实验     

Simple Analog Complementary Metal Oxide Semiconductor Circuit for Generating Motion Signal

We proposed in this study a novel analog complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit for generating a motion signal when an object moves, which is a simple structure. The proposed unit circuit was constructed using a previously proposed edge detection circuit and a novel proposed circuit for generating a motion signal which accepts an edge signal. The part for generating the motion signal was constructed using six metal oxide semiconductor (MOS) transistors and one capacitor. Results obtained by the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) and the measured results of a test circuit constructed with discrete MOS transistors and the test circuit fabricated with a 1.2 μm CMOS process showed that the proposed unit circuit can output pulsed current (motion signal) when an object moves on the circuit. It was clarified from the SPICE results that the two-dimensional network constructed with proposed unit circuits can output motion signals. The size of the novel unit circuit is expected to be about 110 × 110μm² obtained by the 1.2 μm CMOS process. It is possible to arrange 90 × 90 unit circuits on a chip which has an area of 1 × 1cm². The aperture ratio is expected to be about 21%, which is twice as large as that of the previously proposed circuit. An integrated circuit for image processing in real time can thus be realized by applying the two-dimensional network constructed with the proposed circuits.