王雪梅*

（焦作市技师学院教务处，河南焦作，454150）

引言

目前，CCD器件由于其优点为：它被认为是可见光成像领域最有前景的探测器，低噪声输出；大动态范围；高量子效率；高电荷转移效率；宽光谱响应范围；良好的几何稳定性。随着CCD制造技术的不断发展，CCD具有高分辨率和高工作频率的特点，因此CCD得到了广泛的应用。

1 KTC噪声研究

KTC噪声的产生与CCD的输出结构密切相关。一般来说，CCD的输出结构是一个选择性电荷积分器。电路原理显示在图放大器的栅极节点上，并且每个信号被读取为电荷。在读取由每个信号负载产生的电压变化之后，需要输出 MOSFET的栅极节点被复位。当复位脉冲到达时，复位晶体管MOSSFET导通，导电通道电阻Ron通过电容器C产生热噪声。电容C是反向偏置二极管D结电容器和源跟踪器的总和。在复位过程中，通过电阻RON将等效漏极电压加到电容器C上，分析CCD视频输出信号。每个像素的输出周期以复位脉冲（在T0和T1之间）开始，其中电荷从前一个像素去除，以满足下一个像素的电荷。在这个阶段，视频信号被嵌入复位电平，并且重置脉冲串扰信号被叠加以产生复位噪声。在T1到T2期间，复位电平由于复位MOSFET漏电流的影响而略微降低，这被称为复位偏移电压。在此期间的视频输出是复位电平、复位噪声和复位偏置电压叠加。在T2-T3期间，平移时钟干扰应该与水平测量过程中的压力测量元件混合。周期的最后一部分（T3到T4）是重置噪声、复位偏移电压和有用视频信号的叠加。利用电容器C噪声电压的缓慢波动，采用双采样法、双积分法和相关指数法对开关进行滤波。A在输出电荷包和输出电荷包之前的相同像素周期之前和之后采样两次。由于ND，RoFoc的采样间隔比时间常数小得多，所以第一KTC噪声样本和第二KTC噪声样本都非常小。如果预置两个样本，则输出KTC噪声。该信号被抑制，即两个样本之间的关系是视频信号的真实分量。

2 噪声抑制电路的三个原理

2.1 双相关抽样

C2电容保持KTC噪声，复位干扰电压，叠加复位电平电压。第二个样本在T3和T4之间。C3电容器维持的电压是KTC噪声的叠加、复位电压的不平衡和有用的视频信号。两个样本之间的采样间隔是TG。通过减去两个值得采样的信号电平来获得输出信号。由于双相关采样电路是点采样电路，不存在低通滤波器特性。因此，有必要在限制带宽之前增加低通滤波器，以形成双相关采样系统。

2.2 双斜积分法

在T1～T2期间，S2闭合，S1断开。在堆焊层中发现KTC噪声和复位损失。调整电压复位电平的反向积分；在T2～T3期间，S2断开。当T3和T4时间关闭时，S1，堆栈具有有用的积分和复位电压的有用信号电平，积分结束。系统输出一个有用的视频信号电压并在时间t4输出。

2.3 开关索引滤波器

开关指数滤波器的示意图的实施例可以包括在 S1和 S3之间通过 S2S4短连接在T0和T1电容器C1和C2之间切换。在T1到T2期间，S4被接通，S3断开，C2在复位电平反向积分，叠加KTC噪声，并且复位不平衡电压。在T2T3期间断开S3。通过将期望的信号电平添加到T3到T4中的KTC噪声来对不平衡电压进行积分和复位。

3 三线传递函数

虽然这三个系统以不同的方式工作，并且在不同的电路中实现，但它们不能单独分析。事实上，它们基本上是一样的。它们包括在像素周期之前和之后采样两次的 RC电路。系统的输出是两个样本之间的差值以获得视频信号。这证明了它们的传递函数具有必然的联系和相似的特征。然而，由于RC常数的不同，这三种系统都有各自的特点。当双相关采样的 RC值小时，可以快速提取信号电平，特别适用于高频应用。双积分RC常数比双采样RC常数大得多。只要满足动态范围条件，就可以任意选择T1和T2的时间积分时间。它包含低通滤波器特性，并且不需要附加的低通滤波器。对于 RC恒中心开关指数滤波器，它具有双积分和双采样的特点，同时提供了灵活性,它允许两个不同的截止频率,系统的最小截止频率应大于信号输出频率。最后，脉冲响应是傅立叶变换。准确地说，只要噪声抑制特性单独实现，每个方法都能得到满意的结果。然而，CCD输出信号处理电路的设计原理是大大提高输出信噪比（SNR），并减少其他负面影响。因此，应该考虑噪声抑制、速度、系统实现的复杂性和电路的灵活性。由于采样电路能够在短时间内达到新的水平，因此不需要清除先前的像素，这是高速应用的首选方法。此外，它可以通过改变两个采样时间之间的间隔来应用于宽范围的工作频率，因此它具有很大的灵活性。从传输函数和频谱曲线的角度来看，DS-I的性能优于CDS系统，因此可以更好地抑制噪声。GPSRTK，只有一个人携带仪器测量12秒的地貌细节，并同时编码输入的特征。所需的地形图可以通过专业软件界面输出，因此只有一个名为RTK的操作员，节省了时间和精力，非常实用，大大提高了工作效率。

4 结束语

相关双采样方法在CCD应用中有着广泛的应用。许多公司专注于专门的集成芯片，如 XRDXRD460XRD9580KODAKKASP10KASP1205，具有 CDS功能和自动补偿级别，自动增益/OD功能。这些特殊的集成芯片不仅使用方便，而且具有良好的性能指标。此外，随着CCD的快速发展，在许多情况下，输出电容小、灵敏度高的CCD不太严格。在只需要一个低通滤波器之后，OD直接连接到转换电路，特别是在高速下。

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