基于CPLD的全帧型CCD图像传感器驱动系统设计 2011-06-09 21:07:40来源:网络

0 引 言

　　电荷耦合器件（Charge CoupledDevices，CCD）是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。作为一种新型的MOS器件，与普通MOS器件相比，具有集成度更高、功耗更低、设计更简单、制造工序更少等优点。随着航天技术的发展，在航天器高姿态和高准确度测量、空间遥感和对地观测等领域中，性能优越的CCD相机越来越多地得到了应用。

　　在此，将CCD应用于数字航测相机中。数字航测相机是基于数字相机的基本原理，将图像以数字信息的形式存储、转移，并与地面实现通信。CCD图像传感器是相机的眼睛，它对相机的性能起到非常关键的作用，因此，实现电子扫描功能的CCD驱动电路是数字航测相机系统设计的关键。

　　DALSA公司的FTF4052M 22M Full－Frame型CCD是一款全帧型CCD图像传感器。这里在分析该器件的工作过程中，以及对驱动信号的要求后，采用了基于可编程逻辑器件（CPLD）技术，将CCD驱动电路集成在一块芯片上，实现了CCD图像传感器的驱动电路，并且结合Ahera公司的EPM7160SLC84－10完成了硬件电路的设计。

1 全帧型CCD驱动时序发生器原理

　　1．1 FTF4052M芯片介绍

　　FTF4052M是22兆像素（4 008 pixel×5 334 pix－e1）的超大分辨率全帧CCD图像传感器，其内部结构如图1所示。

　　


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　　其主要特性如下：

　　（1）36 mm×48 mm的光敏面；

　　（2）优异的抗光晕性能；

　　（3）22兆有效像素（8H×5 344 V）；

　　（4）可实现垂直子采样；

　　（5）高的线性动态范围（》72 dB）；

　　（6）数据传输率高达27 MHz；

　　（7）可实现单路，双路和四路同时输出。

　　该芯片在结构上分为3部分，中间最大的区域为光敏区，即光积分区域；上下两部分为两个输出寄存器。将光积分生成的电荷水平转移到4个角的输出放大器，输出放大器将光生电荷形成的电压信号放大并转移出CCD。

　　C1，C2，c3为水平像素转移寄存器的时钟信号。A1，A2，A3，A4为垂直行驱动时钟信号。TG是光敏区与输出寄存器之间的隔栅；OG是输出栅；sG是输出栅之前的最后一个栅；RG是输出放大器。该芯片的最大特点是将光敏区生成的图像分成W，X，Y，Z四个对称的象限，每个象限的电荷可以以不同的方向转移，通过四个输出端同时输出，有效地提高了帧速率，单端输出的帧速率为1帧／s，而四端同时输出就可以达到3．6帧／s。