logo
Методичка

Выходные устройства пзс

Поскольку измерять зарядовый пакет являющийся электрическим зарядом неудобно, желательно преобразовывать заряд в пропорциональный электрический заряд (напряжение или ток). Обычно используют 2 способа построения выходного устройства:

  1. с плавающей диффузной областью (ПДО)

  2. с плавающим затвором (ПЗ)

ПДО можно изобразить в следующем виде:

Рис.26 с плавающей диффузной областью (ПДО)

ВЗ - выходной затвор.

Тип проводимости ПДО обратен типу проводимости кристалла. ПДО имеет тип проводимости противоположный типу проводимости подложки. В режиме накопления ПДО разряжена и в ПЗС ячейках накапливаются зарядовые пакеты (ЗП) пропорциональной освещенности.

В режиме считывания информации ПДО заряжается до плавающего потенциала определяемого источником Е, для этого подается импульс сброса на канал между диффузными областями.

Т2 состоящий из диффузных областей и затвора создает транзистор сброса. При поступлении ЗП в ПДО ранее поступивший заряд Q02 и заряд Q3A3 вычитаются, что приводит к изменению потенциала затвора транзистора Tl, a также изменению тока проходящего через него.

Недостаток: ЗП при чтении теряется.

ПЗ можно изобразить в следующем виде:

Рис.27 с плавающим затвором (ПЗ)

Как и в предыдущей схеме при передаче импульса сброса на затвор Т2 ПДО заряжается до значения определяемого источником Е.

ЛИНЕЙНЫЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ВИДЕОСИГНАЛА

Они применяются как одномерные преобразователи видеосигналов в схемах измерения параметров одномерных объектов или сечений двумерных. Все конструкции делятся на две группы:

  1. без разделения области накопления информации;

  2. с разделением области накопления.

Рис. 28 без разделения области накопления информации

1. Функции накопления и передачи информации выполняются одними и теми же элементами. За время экспозиции накапливается заряд (время экспозиции сверху ограничено темповым током). Чтобы не было деградации (смазывания) изображения, тактовая частота должна быть такой, чтобы 1э» Шф. Опф=20 МГц. Этого недостатка лишена вторая группа.

Рис. 29 с разделением области накопления

2. В таких линейках секции накопления и передачи разделены.

ФЗ - фотозатвор;

РЗ - разрежающий затвор.

В фазе накопления в ФЗ подается положит, напряжение и в каждой ячейке образуется зарядовые пакеты пропорциональные освещенности. В это время на разрешающий затвор подается ф или отрицательное напряжение.

По окончании времени экспозиции на РЗ подается положительный сигнал, что позволяет пересеч зарядовым пакетам на секции накопления в секции передачи. Секция передачи изолирована от света, это позволяет снизить тактовую частоту при чтении информации. Время передачи не может превышать время диспозиции tn» Шф. Qn= 10-H 5 КГц.

3. Еще одна модификация . Конструкция СН с разделением области накопления позволяет вдвое снизить тактовую частоту на которой работают регистры СП , считывая четные и нечетные пакеты поочередно.

Рис. 30 Конструкция СН

Система защищена от блюминга, когда при очень высокой яркости на одном пакете , часть зарядового пакета перетекает в соседний менее освещенный пакет . Т .е. в результате блюминга происходит расползание яркости и снижение контраста . В режиме антиблуменга один РЗ всегда подключается к положительному смещению (и во время экспозиции), а многие заряды ячеек все время сползают с СП , однако пространственное разрешение уменьшается вдвое . Используя вх. диоды можно инжектировать заряды и использовать СШи СП2 как регистры смещения.

Для повышения стабильности и снижения влияния тактовой частоты , выходное устройство выполнено по балансной схеме . Рабочим выходным каскадом является Т1 , П101 и ТЗ , на выходе этого каскада имеет место полезный сигнал , помеха и импульсная наводка . Компенсирующий каскад такого же вида , состоящий из транз. сбр. Т2 , рабочего Т4 и П102 работает только с помехами , точно такими как работает каскад и на выходе усилителя имеет чистый сигнал.

Предусмотрено 3 режима работы этой схемы :

  1. Обычный фотоприемный .

  2. Фотоприемный с антиблуменгом.

  3. Обработка электрических сигналов (прием, хранение, и обработка этих сигналов)

Элементы в строке распределяются стоп-каналом. Элементы столбца являются сдвиговым регистром . После экспозиции плоского двумерного изображения на матрицу, накопленный зарядовый рельеф построчно передается в сдвиговый регистр , а оттуда на выход . Требования к тактовой частоте при чтении еще более жесткие чем в линейных , для предотвращения смазывания.

Рис. 32 Разделение секции накопления и секции передачи.

За время экспозиции в СН накапливается рельеф изображения , после чего как можно быстрее передается в секцию передачи . Откуда , в темпе определяемом потребителем , считывается СР выход tз >tn

Тактовая частота чтения из СП может быть существенно снижена.

Рис. 33 Упрощенная конструкция манипулирования зарядами

Такая конструкция позволяет упростить манипулирование зарядовым пакетом. В СН используется один общий электрод типа фотозатвора. Чувствительные элементы в столбце определяются стоп-каналом. Для передачи из СН в СП достаточно переключить смещение с 1ФН на 2ФН. Здесь тактовые частоты еще более низкие. Недостаток: большие технологические трудности, топология получается нерегулярная. Вдвое снижается пространственное разрешение. Из-за явления дифракции, свет из активной зоны попадает в затемненную, размеры не могут быть меньше предела.