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CMOS图像传感器列级全并行像素复位噪声抑制电路的设计与测试

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CMOS图像传感器列级全并行像素复位噪声抑制电路的设计与测试

作者：谢爽天津大学

学位级别：硕士

现代纳米技术研究,生物工程,材料分析学科等尖端科学都需要高速拍摄技术的支持。可实现对高速移动的物体不扭曲拍摄的全并行曝光CMOS图像传感器就因此到欢迎。但对于采用全并行曝光方式的五管像素,不可以采用相关双采样(CDS)来消除随机... 详细信息

现代纳米技术研究,生物工程,材料分析学科等尖端科学都需要高速拍摄技术的支持。可实现对高速移动的物体不扭曲拍摄的全并行曝光CMOS图像传感器就因此到欢迎。但对于采用全并行曝光方式的五管像素,不可以采用相关双采样(CDS)来消除随机噪声,使其随机噪声较大。随机噪声中的复位噪声是影响图像传感器图像质量的主要因素,尤其在暗光条件下。所以本文将采用一种全新的“带宽匹配”有源复位的方式来消除复位噪声。本论文在充分了解国内外图像传感器复位噪声消除技术发展动态的基础上,详细分析了全并行曝光五管像素的工作机理和噪声产生机制,设计了一种列级“带宽匹配”有源复位噪声抑制电路。具体的方法为:利用延长复位脉冲下降沿时间的方法来增大复位管的输出电阻,从而减小复位噪声的带宽,使负反馈放大器有足够的响应时间,提高有源复位效果,以此来进一步减小复位噪声。并通过测试找出最佳噪声消除效果的状态。相比于传统有源复位,本文采用的方法具有不改变像素结构的优点。基于对该复位噪声抑制效果详细的理论分析和数学计算的基础上,通过电路实现找出消噪效果最好的状态。电路实现主要由两个模块组成:负反馈模块和复位脉冲产生电路。负反馈模块包括负反馈放大器、开关、电压基准产生电路和像素负载电路。复位脉冲产生电路包括3-8译码器、电平转换电路和电阻序列。该复位噪声抑制电路嵌入一个全并行曝光五管CMOS图像传感器中,该图像传感器采用Tower 0.18μm CMOS图像传感器工艺流片。测试出该电路在全暗光条件下可以有效消除将像素复位噪声减小到原来的1/19.1,即25.6dB。

关键词： CMOS图像传感器全并行曝光复位噪声有源复位列级复位噪声抑制

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抑制CCD复位噪声的相关双取样原理电路

华中科技大学学报(自然科学版) 1982年第4期 109-114页

作者：张新耕

运用相关双取样(简称CDS)工作原理,可抑制CCD工作中产生的复位噪声.文中对CDS实验装置及实验结果进行了分析,对如何提高输出信号的信噪比进行了讨论.

关键词：复位噪声 CDS CCD 相关双取样噪声电压

CCD输出级完全复位及彻底复位噪声机理的研究

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红外技术 1986年第5期 21-26页

作者：陈东波魏泽斌北京工业学院四系

本文提供一种采用两次复位的方法,实现了CCD输出级完全复位,消除了不完全复位噪声;并讨论了CCD复位噪声机理和彻底消除复位噪声的原理和方法。最后,对理论计算和实验结果作了分析和比较。

关键词： CCD 复位噪声复位脉冲噪声电压输出级沟道热噪声噪声机理

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基于小波变换的抑制复位噪声技术研究

计算机测量与控制 2021年第1期29卷 231-235页

作者：潘良张天瑶梁铭珊邓盼盼西安现代控制技术研究所西安710065

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器在复位时,调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响;紧接着测试了高精度光纤陀螺的毫秒输出,有一个和阶梯波复位同频的噪声,该噪声由Y波导的复位引起;为了实现对复位噪声的抑制,设计了一种基于FPGA的... 详细信息

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器在复位时,调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响;紧接着测试了高精度光纤陀螺的毫秒输出,有一个和阶梯波复位同频的噪声,该噪声由Y波导的复位引起;为了实现对复位噪声的抑制,设计了一种基于FPGA的小波滤波方法;选取合适的小波基和分解层数;使用Verilog HDL编程语言实现小波滤波器在光纤陀螺闭环程序中的嵌套;通过实验比较,小波滤波具有明显的抑制复位噪声的效果,证明了小波滤波方案的有效性。

关键词：光纤陀螺复位噪声小波变换调制相位漂移

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CCD复位噪声相关性的分析

华中工学院学报 1982年第4期 55-59页

作者：陈汝钧

本文应用相关理论对以浮置扩散放大器读出方式工作的CCD的复位噪声相关性进行了分析,从而导出了复位MOS开关导通和截止时复位噪声的自相关系数,并对它作了数量上的估算.

关键词：复位噪声相关特性相关系数导通 CCD 相关双取样噪声相关性

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科学级CCD相机的噪声分析及处理技术

光学精密工程 2005年第z1期13卷 158-163页

作者：李云飞司国良郭永飞中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路。应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD图像传感器自己开发的科学级CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了... 详细信息

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路。应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD图像传感器自己开发的科学级CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机的成像质量得到提高。通过实验证明,该科学级CCD相机的输出信噪比能达到50 dB。

关键词：科学级CCD相机噪声分析暗电流噪声复位噪声信噪比

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CCD相机视频处理电路设计

光电工程 2012年第6期39卷 144-150页

作者：魏伟刘恩海郑中印中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院研究生院北京100049

为了提高CCD相机的成像质量,对CCD的噪声进行了分类和分析,设计了高信噪比的视频处理电路。讨论了针对复位噪声和1/f噪声进行处理的相关双采样电路的原理。以专用视频处理芯片VSP2270和FPGA为核心设计了视频处理电路。最后结合CCD驱动电... 详细信息

为了提高CCD相机的成像质量,对CCD的噪声进行了分类和分析,设计了高信噪比的视频处理电路。讨论了针对复位噪声和1/f噪声进行处理的相关双采样电路的原理。以专用视频处理芯片VSP2270和FPGA为核心设计了视频处理电路。最后结合CCD驱动电路,进行了图像采集和信噪比测试实验。实验结果表明,视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了CCD复位噪声、1/f噪声等噪声。数据输出率为20MHz时,整机系统信噪比高达58.4dB。基本满足星图成像的应用要求。

关键词： CCD 复位噪声 1/f噪声 VSP2270 FPGA 信噪比

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面阵CCD信号采集系统的噪声抑制

发光学报 2008年第1期29卷 204-208页

作者：郭伟强万志常磊金龙旭任建岳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和... 详细信息

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和辐射定标实验表明,该面阵CCD信号采集系统具有相关双采样和暗电平校正功能,抑制了CCD输出信号的复位噪声和暗电流噪声;在中等照度条件下,系统信噪比达到40dB。

关键词：面阵CCD 复位噪声暗电流噪声相关双采样(CDS) 暗电平校正

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CCD应用中数据取样技术的研究

半导体光电 1999年第4期20卷 273-276页

作者：曾晓洋郝志航中国科学院长春光学精密机械研究所长春130022

分析了ＣＣＤ视频信号读出时复位噪声的产生机理，并从噪声互消原理出发，分析了ＣＣＤ输出视频信号的取样技术———相关双取样，讨论了相关双取样技术的工作原理及其对ＣＣＤ读出噪声（包括复位噪声和１／ｆ噪声等低频... 详细信息

分析了ＣＣＤ视频信号读出时复位噪声的产生机理，并从噪声互消原理出发，分析了ＣＣＤ输出视频信号的取样技术———相关双取样，讨论了相关双取样技术的工作原理及其对ＣＣＤ读出噪声（包括复位噪声和１／ｆ噪声等低频噪声）的滤除作用，给出了相关双取样技术在实际应用中的电路实现，讨论了相关双取样技术的扩展形式———相关四取样技术。

关键词： CCD 相关双取样复位噪声相关四取样