μPD3575D CCD图像传感器的原理及应用

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摘要：μPD3575D是NEC公司生产的一种高灵敏度、低暗电流、1024像元的内置采样保持电路和放大电路的线阵CCD图像传感器。文章介绍了μPD3575D的主要特点、结构原理、引脚功能、光学/电子特性、驱动时序以及驱动电路。

    关键词：μPD3575D CCD 驱动脉冲 图像传感器

1 概述

μPD3575D是NEC公司生产的一种高灵敏度、低暗电流、1024像元的内置采样保持电路和放大电路的线阵CCD图像传感器。该传感器可用于传真、图像扫描和OCR。它内部包含一列1024像元的光敏二极管和两列525位CCD电荷转移寄存器。该器件可工作在5V驱动（脉冲）和12V电源条件下。

μPD3575D的主要特性如下：

*像敏单元数目：1024像元；

*像敏单元大小：14μm×14μm×14μm(相邻像元中心距为14μm)；

*光敏区域：采用高灵敏度和低暗电流PN结作为光敏单元；

*时钟：二相（5V）；

*内部电路：采样保持电路，输出放大电路；

*封装形式：20脚DIP封装。

2 内部原理和引脚功能

μPD3575D的封装形式为20脚DIP封装，其引脚排列如图1所示，引脚功能如表1所列。图2为μPD3575D的内部结构原理图，中间一排是由多个光敏二极管构成的光敏阵列，有效单元为1024位，它们的作用是接收照射到CCD硅片的光，并将之转化成电荷信号，光敏阵列的两侧为转移栅和模拟寄存器。在传输门时钟φTG的作用下，像元的光电信号分别转移到两侧的CCD转移栅。然后CCD的MOS电容中的电荷信号在φIO的作用下串行从输出端口输出。上述驱动脉冲由专门的驱动电路产生。

表1 μPD3575D的引脚功能

引脚名	功    能
IO	时钟
TG	转移时钟
RO	复位时钟
SHO	采样保持时钟
G1	测试端
G2	测试端
ID	测试端
OV	测试端
VOUT	信号输出
RD	复位漏极电压
OD	输出漏极电压
VGC	电源电压
GND	地
NC	未连接

3 光电特性参数

μPD3575D的光学/电子特性参数如表2所列。表中的工作条件为：温度在25℃左右，工作电压VOD=VRD=VGC=12V，频率fSHO为0.5MHz,tint(积分时间)=10ms，光源为2856K的钨丝灯。

表2 光/电子特性参数

特    性	符  号	最小值	典型值	最大值	单  位	注    释
饱和输出电压	VOUT	1.5	2.3	-	V
饱和曝光量	SE	-	0.45	-	Ix·s	白色荧光灯
光响应非均匀性	PRNU	-	5	10	%	VOUT=500mV白色荧光灯
平均暗信号	ADS	-	0.5	10	mV	遮光
光响应不均匀性	DSNU	-	0.5	10	mV	遮光
功耗	PN	-	100	-	mW
输出阻抗	Zo	0.5	1	8	Ω
响应度	R	9.8	14	18.2	V/Ix·s	钨丝灯
	R	3.5	5	6.5	V/Ix·s	白色荧光灯
峰值响应波长		-	550	-	nm
输出偏移电压	Vos	-	7.0	-	V
转移栅输入电容	CφIO	-	5	10	pF
复位端输入电容	CφRO	-	5	10	pF
采样保护端输入电容	CφSHO	-	5	10	pF
传输门输入电容	CφTG	-	5	10	pF
反馈通过电压	VR	-	100	200	mV
输出上升延迟时间	t3	-	50	100	ns
输出上升时间	t2	-	50	100	ns
输出下降时间	t1	-	50	100	ns

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