1μPD795结构原理及驱动时序

1.1 μPD795结构原理

μPD795是NEC公司生产的高灵敏度、低暗电流、具有内置放大电路和采样保持电路的线阵CCD图像传感器。它内部包含一列1 024像元的光敏二极管和两列525位的电荷转移寄存器。可以工作在5 V驱动(脉冲)和12 V电源条件下。同时μPD795具有出色的光电特性，很高的转移效率，达到了99.996%。主要由三个模块组成：表面积分单元，用于产生电荷信号;CCD移位寄存器，用于电荷信号转移;输出放大器，将电荷信号转换成电压信号。

结构原理图如图1所示，封装形式为20脚DIP。中间一排是由光敏二极管构成的光敏阵列，有效单元为1 024位，其作用是接收外界的光信号，并转换为相应的电荷信号，光敏阵列两侧分别为转移栅和电荷转移寄存器，在传输门时钟信号φTGO的作用下，像元的光电信号分别转移到位于其两侧的CCD转移栅。而后CCD的MOS电容中的电荷信号在φIO的作用下从输出端口串行输出。

1.2 驱动时序分析

CCD器件需要三路以上的驱动时序脉冲。各驱动脉冲必须严格满足相位时序要求，才能保证CCD器件正常工作。该芯片正常工作需要四路脉冲，分别为电荷转移寄存器时钟φIO、复位时钟φRO、采样保持时钟φSHO以及传输门时钟φTGO。他们之间的时序关系如图2所示。

图 2 μPD795的驱动程序

CCD的驱动时序是一组周期性且关系比较复杂的脉冲信号，它是影响CCD器件的信号处理能力、转移效率、信噪比等性能的一个重要因素。常规的驱动电路设计有以下几种方法：面阵CCD通常采用相应的专用驱动IC，但是难以调试，而且无法适应于其他CCD器件;线阵CCD可采用数字电路驱动、单片机I/O口驱动，或者选用可编程逻辑器件针对特定器件的驱动时序要求完成驱动电路设计。为了使CCD器件在各种光强信号下正常工作，需要设置不同的积分时间和相应的驱动脉冲，传统的单一驱动脉冲无法满足工作要求，必须设计一种可提供多种驱动脉冲的电路。