Обработка на аналогов сигнал
Схема за вземане на проби с двойна корелация (DCS)
Сигналът, взет от CCD, съдържа характерни изкривявания и шум, свързани с работата на неговото изходно устройство. За да намерите начини да се отървете от тези последствия, помислете за характеристиките на формирането на този изходен сигнал. Както е показано на фиг. 7 CCD изходен сигнал има три нива:
- нивото, определено от нулиращите импулси, проникващи в изходния сигнал през паразитни капацитети (Reset Level);
- ниво на затягане, определено от постоянното напрежение на дрейна на транзистора за нулиране с шумова добавка (Feed-Through Level);
- ниво на сигнала със същата шумова добавка, причинена от веригите на блока за детекция на изходното устройство CCD (сигнали).
Тези шумове включват:
- нискочестотен 1/f шум на MOSFET повторителя;
Фиг. 7. CCD сигнали и схеми DKV
Фиг. 8. Схема DKV
Тази шумова добавка Ush може да бъде елиминирана, тъй като нейната стойност в момента на фиксиращия импулс tf (когато информационният заряд все още не е пристигнал в изходното устройство) и в момента на избирането на импулса на дискретизация (когато пакетът за таксуване на информация вече се е слял с тази шумова добавка) остава непроменена. Това е операцията за елиминиране на шумовата добавка, която се извършва от схемата за двойно корелирано вземане на проби (DCS) или, в английската интерпретация, CDS (Correlated double sampling) (фиг. 8). Схемата DKV работи по следния начин. В момента на фиксиране tf, когато все още няма полезен сигнал на изхода на CCD, но има шумов компонент Ush, схемата за вземане на проби взема проби и съхранява този компонент, който се предава към неинвертиращия вход на операционния усилвател (op-amp). Веригата за вземане на проби 1 взема проби и съхранява сигнала в избраното време, когато сигналът е включенИзходът на CCD вече съдържа полезен компонент Uc и същия шумов компонент Ush както в момента tf. Веригата за вземане на проби 3 взема проби от компонента на шума Ush в момент tselect, пренаписвайки стойността на шума от изхода на схема за вземане на проби 2 към инвертиращия вход на операционния усилвател. В резултат на това от момента на вземане на проби tselect до следващото вземане на проби, полезен сигнал с шум Uc + Ush ще присъства на неинвертиращия вход на операционния усилвател и Ush на инвертиращия вход. На изхода на веригата DKV получаваме стойността на сигнала без шум Us.
Аналогово-цифрово преобразуване
Фиг. 9. Компресия на светлинен диапазон