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1、第27卷第4期航天返回与遥感2006年12月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING49CCD信号处理的滤波器设计张健张伯珩边川平李露遥(西安光学精密机械研究所空间室,西安710068)摘要介绍了CCD信号处理电路的工作原理,描述了相关双采样对CCD输出信号的处理过程以及处理后的波形。通过对相关双采样的输出与A/D采样时钟的时序关系,确定了A/D变换前的滤波器对相关双采样输出信号的前沿最大影响,然后通过计算确定滤波器的带宽以及相关参数。最后对滤波器进行了初步设计,最后使用Pspice软件对滤波器进行了仿真。关键词CCDCDS(相关双采样)低
2、通滤波CCDSignalFilterDesignZhangJianZhangBohengBianChuanpingLiLuyao(SpaceDepartment,Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMechanicsofCAS,Xi’an710068)AbstractThisarticleIntroducedthetheoryofthecircuitprocessingsignalofCCD,depictedtheCDS’sprocessingthesignalfromCCDandCDSoperationwave-shape1The
3、schedulingrelationbetweenCDSandA/Dconverterwasre2searched,andthemaxinfluencebylow-passfilterbeforeA/DtotheedgeofsignaloperatedbyCDSisconfirmed1Thentherelationshipbetweenthesignaledgeandthelow-passfilterband-widthwasgiven1Intheend,thelow-passfilterwasdesignedandsimulatedwithPspice1KeyW
4、ordsCCDCDS(CorrelatedDoubleSampling)LowPassFilter已经可以做A/D转换及其它相关处理了。但是为1引言了进一步提高系统输出的信噪比,往往会在A/D转换之前加一级低通滤波器以进一步滤除高频噪声,成像CCD输出信号的特点之一是原始视频信而A/D芯片的采样脉冲与相关双采样芯片输出信号中混有较强的时钟干扰,尤其是在弱照度下工作,号的边沿在时间上的位置关系确定了低通滤波器的时钟干扰的幅度可能较信号的幅度大的多,因此,抑最小上限截止频率。制时钟干扰的影响是CCD信号处理电路中必须要解决的问题。另外,当光图对比度较小时,成像CCD2
5、相关双采样介绍输出信号较弱,这时,不仅要抑制时钟干扰,还要减少CCD内部噪声的影响,此时常采用相关双采样技在CCD内,电荷包在沟道转移和复位过程中都术。会引入噪声,理论和实践证明,这两种噪声有一定的信号经过相关双采样后已经没有了时钟干扰,相关性,因此可采用相关对消的方法进行抑制。相并且大幅度减少了来自CCD的噪声,这时候的信号关双采样电路如图1所示,其工作原理如波形图2。在奇数时刻(t1、t3、t5、⋯⋯)‘,K1合上(K2断开),U1收稿日期:2006-07-0450张健等:CCD信号处理的滤波器设计经C1K1对C1充电,完成C1对复位噪声的取样,到具有一定的相
6、关性而可实现较好的对消效果。因偶数时刻(t2、t4、t6、⋯⋯),K2合上(K1断开),U1经此,相关双采样技术可达到抑制时钟干扰和减小C1K2对C2充电,实现C2对U1中的信号转移噪声和CCD内部噪声影响的双重目的,是CCD技术中广泛C1中保持的复位噪声的迭加值取样,由于两种噪声采用的信号处理电路。图1相关双采样示意电路图2相关双采样工作波形持在保持在相应的稳定电平上(如图4所示,A/D采3CCD信号处理样低电平有效)。换句话说就是只要在孔径时间tap内A/D的输入保持在信号电平上无变化,则A/D就CCD信号处理电路如图3所示,CCD输出光图可对光图信号进行无误
7、的转换。显然每一个A/D信号经相关双采样去除时钟干扰以及相关噪声后,采样脉冲都必须在下一个信号电平信号来临之前结经过一个低通滤波电路,进入A/D转换器,最后存束,设这个时间差为△t,再设每一个相关双采样输入缓存。出电平信号长度为T,则从前一个电平信号结束到由对相关双采样的介绍可以确定,CCD输出的下一个A/D采样脉冲的前沿的时间为:信号经相关双采样处理后,所有的光图信息都包含tr=T-tap-Δt(1)在相关双采样芯片输出信号的电平上,而与信号的tr就为从A/D输入的上一个信号电平到A/D边沿无关。所以A/D转换的采样孔径时段tap应保输入的下一个信号电平转换所需
8、要的最大时
