3 結(jié)構(gòu)原理
TC281圖像傳感器由圖像感測區(qū)域、LAOD、存儲區(qū)域、串行寄存器和帶緩沖放大器的BCD節(jié)點5個基本功能塊組成,其原理方框圖如圖2所示。
3.1 圖像感測區(qū)域
圖像感測區(qū)域包含1036×1010像素數(shù)。金屬遮不屏在感測區(qū)域可覆蓋左邊沿上的28個像素、右邊沿上的8個像素和感測區(qū)域底部的10行。
暗像素信號在視頻信號處理期間用作暗參考。暗參考以相同的速率積累暗電流作為有效地址,以代表真實的黑電平信號。當光在圖像區(qū)域內(nèi)進入有效光地址時,將產(chǎn)生電子空穴對,其電子將在像素勢阱被收集。該勢阱的有限電荷存儲容量由像素設計決定。當亮像素超過產(chǎn)生的電子數(shù)極限時,電子將溢出到附近的像素而引起圖像模糊。為避免這些現(xiàn)象的產(chǎn)生,可讓感測區(qū)域內(nèi)每行的一對象素分擔橫向溢出漏極結(jié)構(gòu),并利用這一結(jié)構(gòu)提供從1000到1不良現(xiàn)象的防護墻。
3.2 先進的橫向溢出漏極
先進的橫向溢出漏極結(jié)構(gòu)由兩個相鄰的像素分擔,該結(jié)構(gòu)還可以在傳感器中提供若干單一特性。可通過改變漏極直流偏壓來控制光圈保護電平,并將其轉(zhuǎn)化為熱阱容量。
在標稱直流偏置電平上,用最小持續(xù)時間為1μs/10V脈沖可使圖像區(qū)域內(nèi)的電荷被徹底清除。這個特性可使幀與幀之間的集成時間得到精確控制。在集成開始前,單個脈沖清除能力通常消除像素的積累電荷（單面涂片）也能減少涂片。在并行傳輸期間,建議用2V負脈沖來防止由于與列像素勢阱能量的輕微變化所導致的圖像不清楚。
3.3 存儲區(qū)域
當電荷在讀出前被存儲時,用金屬遮光屏蓋住存儲區(qū)域可防止電荷進一步集成。長期休眠后,在單一射擊模式下使用傳感器時,必須清除多重存儲區(qū)域以確保全部電荷的移動（見圖3）。
3.4 串行寄存器
串行寄存器可以40MHz的最大速率從傳感器區(qū)域傳輸數(shù)據(jù),這樣便可以以每秒30幀的幀頻完成1000×1000像素的讀出。數(shù)據(jù)將在SRG時鐘脈沖的下降沿被傳輸?shù)紹CD節(jié)點。
數(shù)據(jù)也能從并行方向的串行寄存器傳輸?shù)角宄O,并允許部分行讀出。這種工作模式計時指的是在對TRG計時的同時,將下一行從存儲器傳輸?shù)酱屑拇嫫�。為提高設備靈敏度,在列內(nèi)的多重像素貯藏器可在寄存器讀出前,通過多重行傳輸?shù)酱屑拇嫫鞅粓?zhí)行。這種工作模式一睥計時如圖4所示。切記不要轉(zhuǎn)移太多行,也不要超過串行寄存器的勢阱容量。在水平貯藏用于傳感器時,可通過適當?shù)膹臀幻}沖空指令在BCD檢測節(jié)點來完成。
3.5 大量電荷檢測節(jié)點和輸出放大器
TC281圖像傳感器使用專門的TI電荷檢測設備呼叫暗電荷檢測節(jié)點。在這個節(jié)點,信號電子包被傳輸?shù)揭恢粏为氃O計的P溝道MOS晶體管下面,并在此處調(diào)制晶體閾值電壓。被檢測的閾值電壓的變化代表期望的輸出信號。在檢測完成后,可通過復位脈沖電荷從這個節(jié)點消除。BCD電荷檢測的主要優(yōu)點之一是電荷感測的非破壞性。由于非破壞性讀出不產(chǎn)生復位噪聲,因此不必進行CDS后處理。另外BCD電荷檢測還具有速度高和噪聲低的優(yōu)點。
使用時,建議將射極輸出器的輸出緩沖用于TI圖象傳感器,同時把射極輸出器交流耦合到其它的信號處理電路。因為用交流耦合可消除傳感器輸出在直流穩(wěn)定性和傳感器輸出直流電平的變化。
4 應用電路
圖5為TC281的典型應用電路,其中電路的供給電壓VDD應選12V,VCC應為2V,VAA可采用-100電源,而VTST的取值范圍在5～8V之間。另外,在該電路中,還需要注意以下三點：
A.建議用TC281來設計交流耦合系統(tǒng);
B.盡量采用用戶自定義計時器輸入;
C.不顯示電源退耦電容。
