استفاده از حسگر تصویر CCD FXA 1012

1- سنسور تصویر CCD FXA 1012

 کلیات این سند حاوی اطلاعات اولیه برای کاربردهای دوربین برای حسگر FXA 1012 است، مدار مشروح در این یادداشت هنوز برای تولید انبوه کم هزینه بهینه سازی نشده است.

2-   حسگر FXA 1012

1-2- طراحی گیت فیزیکی:

برای درک بهتر از عمل حسگر و الگوهای پالس مورد استفاده یک بازنگری شماتیک از گیت های تصویر مقاطع ذخیره سازی و قرائت FXA 1012 در شکل 1 نشان داده شده است.

2- خروجی: FXA 1012 دارای یک بافر خروجی پی گیرنده منبع 3 مرحله ای است که در شکل 2 نشان داده می شود. بار به دیفوزیون شناور (FD) از زیر گیت آخر (به طور متوالی) (CL) انتقال داده می شود. FD ناحیه n از یک دیود بایاس شده معکوس به Psub(Ps) با یک ظرفیت کاپاسیتانس خیلی کم است که بار را به یک نوسان ولتاژ تبدیل می‌کند. نوسان ولتاژ بر روی FD از طریق یک سری تقویت کننده های پی گیرنده منیع SF₁ , SF₂ , SF₃ به گره خروجی منتقل می شود. CS₁ و CS₂ بارهای منبع جریان بر روی تراشه برای SF₁ و SF₂ می باشند. کشانه پی گیرنده منبع (SFD)  منبع مثبت بافر خروجی است. منبع پی گیرنده منبع (SFS) منبع منفی است که به زمین آنالوگ وصل می شود. پس از آشکار سازی گره FD دوباره تنظیم می شود. (از الکترون های سیگنال خالی می شود) که توسط به کار بردن پالس تنظیم مجدد برای دروازه تنظیم مجدد (RG) این کار صورت می گیرد، بنابراین پتانسیل FD برای ولتاژ کشانه تنظیم مجدد تنظیم می شود جریان در داخل SF₃ عرض باند تقویت کننده را تعیین می‌کند. یک بار  3.3 اجازه خوانده شدن MHz 21 را می دهد.

1-  عملیات حسگر FXA 1012- به برگه اطلاعات برای جزئیات درباره تعداد دقیق خطوط و اجزای تصویری در هر خط مراجعه کنید.

1-3- گیت های: تصویر (A) دروازه های و ذخیره (B) به صورت ساختارهای چهار فاز طراحی می شوند که با ساعت های چهار حالتی راه اندازی می شود. دروازه های تصویر A₂ …….A₁ طراحی می شوند. فازهای 1 و 2 در طی یکپارچه سازی بار بالا هستند. (دروازه های A) با زمان ذخیره (گیت های B) نوسان ساعت نمونه از ov است 13V است. ساعت های سریال به صورت یک ساختار چهار فاز طراحی می شوند اما می توانند به صورت «شبکه دوفاز» طراحی شوند. C₁ و C₃ ساعت های مکمل هستند NS6….S C₄,C₂ پس از C_1­ و C₃.تاخیر دارند، این امر تولید پالس را ساده می‌کند و تغذیه ساعت را بر روی سیگنال خروجی در طی زمان های «گرفتن» و «نمونه» به حداقل می رساند. در طی انتقال ذخیره به سریال دورازه های C_1­ و C₂ باید «بالاتر» باشند در حالی که C₃ و C₄ «پائین» باقی می مانند. نوسان ساعت از 0 الی 5 است ولت برای C₁­ و C₂ روی 2.5 ولت الی 3.5 ولت برای C₂ و C₄ است.

2-3- شکل های موجی: شکل 3 با فاز متداول از ساعت های (A/B) عمودی را در طی انتقال عمودی نشان می دهد. این بدان معنی است که برای 5 واحد پالس بالا است و برای سه واحد پالس کم است. تاخیر از یک پالس به پالس بعدی 2 واحد 90 درجه است. مهمترین موضوع انتقال بار عبارت اند از مقدار هم پوشانی است. بار باید حداقل تحت در دروازه باشد.

هم پوشانی توسط افزایش بسیار آهسته و زمان های بار باید حداقل تحت در دروازه باشد. هم پوشانی توسط افزایش بسیار آهسته و زمان های سقوط ولتاژ های کنترل دروازه انتقال کاهش می یابد. این امر منجر به یک جریمه راندمان انتقال می شود که منجر به یک Qmax پائین تر می گردد. بنابراین ضروری است تا از راه انداز هایی استفاده شود که قادر به راه اندازی CCD با زمان های افت و خیز معین باشد. برای حصول Q_max با ظرفیت خوب را لازم است تا بار را سریعتر از سرعت انتقال نمونه همانطور که در ورقه اطلاعات مشخص شده است انتقال نداد. تجاوز از حداکثر فرکانس انتقال چهارچوب به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. شکل 4 شکل موجی ساعت های B و C را در طی انتقال ذخیره به سریال آخرین خط ذخیره را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود در این هنگام C₃ «کم» است و بار از ستون های همسایه جدا می‌کند در حالی که C₁ و C₂ و C₄ «بالا» هستند تا بسته بار را قبول کنند.

شکل 5 شکل موج ساعت های C را در پایان انتقال ذخیره به سریال از یک خط را نشان می دهد و آغاز انتقال افقی در MHz 25 می باشد. در طی قرائت چرخه وظیفه به کار رفته برای انتقال افقی 50% است. این بدان معنی است که برلی 3 واحد پالس بالا است و برای 3 واحد دیگر پائین است. ضرورت موجود در اینجا آن است که زمانی که بسته های بار تحت دو دروازه مجاور هستند نباید خیلی کوتاه باشد (هم پوشانی) برای زمان های افت و خیز حداکثر به برگه اطلاعات مراجعه نمائید.

 شکل 6 ساعت C₂ را همراه با پالس RG نشان می دهد. توجه کنید که لبه های افزاینده هر دو سیگنال به طور همزمان آغاز می شوند.

شکل 7 مشکل موج CCD را در انتهای اجزای تصویر (پیکسل) های فعال از یک خط نشان می دهد. پالس دروازه تنظیم مجدد باعث مکالمه عرضی بر روی سیگنال خروجی CCD می شود.

3-3- نمونه برداری فرعی: FXA 012 اجازه نمونه برداری عرضی را در انتقال تصویر به ذخیره برای حصول شکل مونیتور بلادرنگ برای «پیش ملاحظه کردن» می دهد. ساعت های تصویری با یک انتقال چهارچوب با فاز با یک فرکانس انتقال عمودی توصیه شده  منتقل می شود. ساعت های ذخیره با یک ساعت چهار فاز معمولی محل می نماید اما ساعت های ذخیره در طی 4 سیکل از 10 سیکل توقف داده می شوند در حالی که B₁ و B₂ «کم» هستند. در طی انتقال چهارچوب  در شکل نمونه برداری فرعی یک پالس 5 ولت به ولتاژ Nsub اضافه می شود بنابراین بار 6 خط به زمینه توسط VOD تحت دو دروازه تصویر A₄ و A₃ و اولین دروازه های ذخیره (B₂ , B₁) در انتقال تصویر به ذخیره dump خواهد شد.

با مجموعه های صحیح برای (VOD) یک تصویر بدون اشکال به دست آید. توسط interlacing می تواند توسط ninterkace dumping به دست آید. در شکل sunpshet شلیک نهائی با تفکیک کامل در یک شاتر مکانیکی لازم است. پس از یکپارچه سازی شاتر بسته می شود. سپس بازخوانی (readowt) خط به خط آغاز می شود. 250 بازخوانی خط به خط اولیه عبارت انداز بازخوانی های «آزمایشی» می باشند. زیرا فقط پس از 250 انتقال خططو و اولین تصویر به پائین بخش ذخیره منتقل می شود.

4-مدار کاربرد نسبی FXA 1012:

شکل 8 روش توصیه شده برای راه اندازی FXA 1012 را نشان می دهد. سه نوع سیگنال خروجی می تواند تعیین شود.

1-منعب با پالس DC   2-ورودی های عمودی (از راه اندازی های V)  3-ورودی های افقی (از ژنراتور الگوی پالس)

1-4- منبع با پالس DC- اکثر ولتاژ های با پالس DC از VSFD به دست می آیند. بنابراین فقط دو منبع با پالس DC لازم هستند یک منبع برای Ns،PS، SFD و RD طوری طراحی شدند که جریان کافی بتواند در عمل طبیعی جریان یابد اما جریان های اضافی در طی روشن/ خاموش یا بستن مخرب امکان پذیر نمی باشد. دیودهای شاتکی BAT74 تضمین می نماید که هیچ اتصال p-n ای در CCD به طرف جلو یا پالس نشده است. فقط VNS لازم است که برای عمل شاتر الکترونیک و ضد شکوفایی بهینه قابل تنظیم باشد.

2-4-ورودی های عمودی: دروازه های تصویر و ذخیره باید از یک منبع مقاومت کم با یک نوسان ساعت 13 ولت راه اندازی شود. اگر هیچ تراشه راه اندازی V اختصاصی موجود نباشد نوعی از راه اندازهای MOSFET می تواند استفاده شود. مثلا
 Micrel Mic 4417 یا Elantec El7412 در هر حالت شکل های موجی عمودی تولید شده توسط PPG از سطوح منطقی به سطوح «دروازه تصویر و ذخیره» تبدیل می شود. سیگنال شاتر الکترونیک (ES) تصویر را دوباره تنظیم می‌کند یا در طی انتقال کادر (چهارچوب) در شکل نمونه برداری فرعی شارژ تعدادی از خطوط را به زمینه تخلیه می نماید. امپدانس منبع ممکن است تا حدی بالاتر از راه اندازی عمودی باشد، در حالی که یک نوسان ولتاژ SV کافی است.

3-4-ورودی های افقی: اگر PPG نتواند ساعت های افقی را به راه اندازد از یک راه انداز از جدا باید استفاده گردد. بهترین انتخاب برای این هدف 74ACTO4 است که سطوح منطقی (TTL) را قبول می‌کند. دروازه های C₁ و C₃ به طور مستقیم به یک مقدار DC برای آمده از VSFD وصل می شود.

4-4- دنبال کننده امیتر: با فرمهای خروجی CCD دارای یک خروجی منبع باز هستند و باید با یک مقاومت به END بارگیری شوند. برای جلوگیری از محدودیت عرض باند در نتیجه بارگیری خازنی یک پی گیرنده امیتر با یک ترانزیستور فرکانس باید استفاده شود.

لازم است که پی گیرنده امیتر شامل خازن by pass حتی الامکان به پین خروجی نزدیک باشد اتصال بین امیتر و راه حل بعدی را حتی الامکان کوتاه نگهدارد تا هر خازن سرگردان به END را کمینه نگاه دارد. بافر خروجی CCD می تواند به آسانی توسط ESD خراب شود. با استفاده کردن این پی گیرنده امیتر این خط جلوگیری می شود.

اندازه گیری مستقیم بر روی پین خروجی حسگر با یک پروب اسیلوکوپ به آسانی می‌تواند بافر خروجی را خراب کند. برای پرهیز از این امر در خروجی پی گیرنده امیتر اندازه گیری را انجام دهد.