VHDL与CPLD驱动电路设计：典型线阵CCD传感器详解

本章主要介绍基于VHDL和CPLD的驱动电路设计，针对线阵CCD图像传感器进行深入讲解。线阵CCD图像传感器是一种广泛应用于光电技术领域的关键组件，它的工作原理是通过光电二极管将光信号转换为电信号，再经由模拟移位寄存器逐位处理，最后输出视频信号或计算机数据。 首先，教学内容涵盖了图像传感器的基础概述，包括光电技术基础知识和不同类型的CCD（如面阵ICCD和线阵CCD）的工作原理。线阵CCD因其灵活性和适应性，有多种类型可供选择，如单沟道的TCD1209D，双沟道的TCD1206SUP，以及具备积分时间调整功能的TCD1205D。这些器件的特点在于它们的结构组成，如光敏单元尺寸、布局以及如何通过控制转移栅来实现信号转移和积分。 TCD1209D作为一个典型的单沟道线阵CCD，其结构包含光敏二极管、转移栅、CCD模拟移位寄存器和输出单元。该器件的2048个有效光敏单元间有14um的间隔，总长度为28.672mm。为了提供暗电流信息，前19个和后8个光电二极管被遮蔽，但实际上是移位寄存器中的虚拟单元。CCD模拟移位寄存器的驱动电极数量取决于所有单元加上额外的控制信号，总共需要4176个。 TCD1209D的工作原理涉及光敏单元与移位寄存器之间的交互，当转移栅SH为高电平时，光敏单元的信号被转移到CCD模拟移位寄存器，而SH的下降沿则确保信号完整转移。同时，还介绍了RS脉冲和CR脉冲的时序关系，这对于正确控制整个驱动过程至关重要。 此外，章节还探讨了其他类型的线阵CCD，如并行输出的线阵CCD，用于光谱探测的高性能器件，以及彩色和环形线阵CCD，每种都有其特定的应用场景和优势。通过学习这些典型线阵CCD，设计者可以更好地理解如何根据实际需求选择和优化驱动电路，以实现高效、准确的图像采集和处理。整个课程内容不仅包括理论知识，还结合了详细的硬件实例，使读者能将所学应用于实际项目中。