一种CCD相机的视频处理电路设计与噪声分析

为使CCD相机系统能够捕获到高信噪比的图像,介绍了一种视频处理器TDA9965的应用电路设计,简述了其内部组成框图及工作原理。利用某型号TDI CCD作为系统传感器,成功实现了对CCD输出模拟视频信号的量化处理,能够使相机系统完成实时采集图像等任务。同时分析了视频处理器电路设计对相机系统图像信噪比的影响,以电源噪声为干扰源,具体计算了在电路设计不合理和改进设计后两种情况下,CCD相机图像信噪比的变化,并通过试验测试验证,合理的电路设计可以使图像的信噪比提高20 dB以上,从而说明了视频处理电路合理设计的重要性,为高速高信噪比CCD相机的研制提供了技术基础。     

多通道TDICCD卫星遥感相机图像噪声分析与处理

为了解决多路时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)拼接遥感相机成像的噪声问题,提高载荷焦面电箱的成像信噪比和成像质量,通过分析噪声现象,发现多路TDICCD成像噪声的主要原因有两个:一是多通道TDICCD未能实现同时刻开启成像,使得成像电路电源出现高频纹波噪声且多通道噪声相混叠,这样对各通道CCD模拟信号造成干扰;二是电路中的DC-DC电源开关噪声扰动影响了CCD有效视频信号的采集。从工程研制实际出发,采取CCD通道之间共用统一的系统时钟,相同系统复位等措施对多TDICCD成像电路系统进行改进,抑制通道间成像串扰的发生,通过对主要干扰源DC-DC电源进行滤波处理与TDICCD端多点接地等方式,抑制电源噪声对TDICCD成像的干扰。对改进后的多通道TDICCD成像电路系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像噪声,相机信噪比提高了2 dB,且外场成像质量高,可满足实际工程的需求。     

气溶胶探测仪CCD成像系统的设计

设计了吸收性气溶胶探测仪CCD成像系统,该系统的硬件包括驱动时序电路、预处理和模拟前端电路、电源管理电路、FPGA主控单元,以及Camera Link通信电路等。提出一种带有反向转移的驱动时序来消除帧转移过程的残余电荷,并对该CCD成像系统性能进行测试验证。实验结果表明,该成像系统能稳定输出14 bit图像数据,帧频为1.8 frame/s,最短曝光时间为17.28 ms,非线性度误差为1.68%,当曝光饱和度为80%时,成像信噪比为54.36 dB,CCD可探测信号的动态范围为61.55 dB,可满足探测仪输出稳定、时间分辨率高、线性性能优、信噪比高、信号动态范围大的工作需求。     

高密度模块化TDI CCD成像系统设计

为提升遥感相机的高密度组装技术,采用厚膜集成电路技术设计了高集成度的TDI CCD成像系统,并对该成像系统中的具体设计做了详述。首先TDI CCD焦平面通过机械拼接方式拼凑成可复制的单元。然后,通过三极管射极跟随器增强CCD输出图像信号强度传送给模拟前端芯片LM98640中转换成14 bit的数字信号,再传给现场可编程门阵列芯片XC5VLX50T-1FFG1136C缓存和整合处理。最终,通过TLK2711高速LVDS输出芯片传输给数据采集卡并在计算机上成像。该成像系统中所有的驱动信号和处理时序都是通过现场可编程门阵列产生的,计算机可以通过RS422通信总线对成像系统进行控制和部分参数修改。该系统中的驱动电路和CCD二次电源电路采用厚膜集成电路技术设计,提高了系统的集成度。实验结果表明:整个系统基于厚膜技术,驱动电路PCB电路板减少了2/3的面积,同时采用了机电热一体化的设计,实现了相机的高密度组装。该系统总数据输出速度达到3.6 Gbps,饱和输出图像信噪比52.6 dB。     

电子倍增CCD 模拟前端设计与信号优化

基于电子倍增CCD（EMCCD）在微光低照度条件下的实时应用,针对EMCCD 对驱动信号相位、频率、幅度的严格要求,以及输出信号的特点,在深入分析模拟前端各部分功能的基础上,提出一种改善EMCCD 驱动电路,优化驱动信号质量,降低模拟前端噪声水平的驱动策略,设计一款实时、低噪、 稳定、适用于微光环境的EMCCD相机。工程验证表明,在环境照度为110-3 lx,信号时钟为12.5MHz,帧频为25帧/s 的条件下,EMCCD 相机具有实时快速成像能力,输出的模拟视频信号低噪稳定,成像系统捕获的图像清晰信噪比高,基本满足EMCCD 成像系统在微光低照度环境下的实时应用需求。     

一种应用于6-9GHz UWB系统的低噪声CMOS射频前端设计

本文介绍了一种应用于6-9 GHz超宽带系统的全集成差分CMOS射频前端电路设计。在该前端电路中应用了一种电阻负反馈形式的低噪声放大器和IQ两路合并结构的增益可变的折叠式正交混频器。芯片通过TSMC 0.13µm RF CMOS工艺流片,含ESD保护电路。经测试得该前端电路大电压增益为23~26dB,小电压增益为16~19dB;大增益下前端电路平均噪声系数为3.3-4.6dB,小增益下的带内输入三阶交调量(IIP3)为-12.6dBm。在1.2V电压下,消耗的总电流约为17mA。     

基于科学级CCD的紫外成像系统设计与实现

为了获取高信噪比的图像,采用紫外敏感型科学级光电探测器CCD47-20,设计了可在特定紫外波段对燃料燃烧火焰进行快速曝光成像的紫外成像系统。CCD47-20具有较深的势阱,可以保证成像系统的信噪比。然而对于此类CCD,其曝光时间通常在200ms以上。为了实现对目标的快速曝光,在分析CCD47-20的性能及工作原理基础上,设计了基于两次帧转移、一次水平读出的CCD驱动时序方法,完成了成像系统的设计,将CCD的曝光时间缩短至10ms。在实验室对系统进行了辐照测试,结果表明,当曝光时间改变时,CCD响应度为线性,验证了时序及驱动电路设计的正确性。信噪比测试结果表明系统信噪比达到46.8dB。在外场,对固体燃料火焰进行了成像,获取了火焰在特定紫外波段的图像,捕捉到了剧烈燃烧的火焰形状,验证了紫外成像系统快速曝光的性能。     

512×8元双波段TDI红外探测器的低噪声成像电路设计

设计了一种基于512×8元双波段TDI红外 焦平面探测器的低噪声实时成像数据采集系统。根据器件内 部的电路结构以及输出模拟信号的特点,设计了一种由偏置电压、驱 动电路、模数转换电路和数字信号处理模块等组成的低噪 声采集电路。经噪声测试可知,在26℃的室温下,电路噪 声为0.02～0.18 mV;当积分时间为300 μs时,短波红外和中波红外探测 器各个像元的噪声电压分别为2.5～4.5 mV和8～10 mV,其 各个像元的信噪比分别为52～57 dB和43～48 dB。结果表明,该系统具 有良好的噪声特性,可以满足实际的工程应用需求。     

一种用于便携式音频设备的410uW，70dB高性能模拟前端电路

本文提出一种工作在1V电源电压下,总功耗410uW的用于便携式音频设备的模拟前端电路。该模拟前端电路主要包括一个最大增益为30dB的可编程增益放大器和一个2阶3bit Sigma-Delta调制器。可编程增益放大器为单端输入,由片上共模偏置电路提供共模输入,具有良好的噪声性能。Sigma-Delta调制器采用数据加权平均技术降低了反馈环路中数模转换器的非线性。模拟前端电路采用SMIC 0.13μm 1P8M CMOS工艺实现,测试结果表明,在1V供电电压下,输出峰峰值幅度为200mV,信号带宽在100Hz至20KHz之间时,最大信噪比为70dB,整体功耗为410uW。     

星敏感器成像电路噪声分析及降噪处理

为了提高星敏感器的探测精度,针对星敏感器成像电路的CCD组件噪声、驱动电路噪声、二次电源噪声以及模/数混合电路的噪声进行了机理分析,并提出了相应的解决方案,经实验验证成像电路输出信号的信噪比得到很大提高。     

高频雷达模拟前端与天线的匹配问题研究

针对模拟前端设计过程中,模拟前端与天线的匹配问题,文章分析了天线的各性能参数对于增益可调模拟前端的噪声系数、灵敏度、动态范围等技术指标的影响,得出了模拟前端的噪声系数和输出三阶截点的具体表达式,为模拟前端的设计提供了理论依据。     

基于AD9928A的CCD摄像机的AFE设计

选用ADI公司的AD9928A芯片进行CCD图像传感器的AFE模拟前端设计,包含对AFE模拟前端硬件设计以及驱动时序的研究.主要应用于安防道路智能分析,具有图像分辨率高、噪声小,帧率高、色彩真实鲜亮、超高动态范围等优点,适合基于CCD摄像机的智能分析和图像识别系统.     

Microwave CMOS-device physics and design

This paper discusses design issues and the microwave properties of CMOS devices. A qualitative understanding of the microwave characteristics of MOS transistors is provided. The paper is directed toward helping analog IC circuit designers create better front end radio-frequency CMOS circuits. The network properties of CMOS devices, the frequency response, and the microwave noise properties are reviewed, and a summary of the microwave scaling rules is presented     

ADC模拟输入阻抗测试及窄带网络匹配技术

讨论了高速流水线ADC模拟输入前端的一般结构及其等效模型,在此基础上介绍了该类型ADC模拟输入端的阻抗测量原理和一种适用于窄带应用的ADC模拟输入端谐振匹配网络设计方法。最后,以某14位250 MS/s无缓冲ADC为例,详细介绍了模拟输入阻抗测量以及匹配设计步骤,并给出匹配优化后的测试结果。     

基于嵌入式的微型心电心音监测装置的设计

通过对心电和心音两种信号的理论分析,提出了用一套装置来监测两种信号的方法。该装置以TI公司的ADS1294四通道ADC为模拟前端,以MSP430为控制器,以蓝牙为无线收发模块,以Android手机和PC为显示终端,通过选择这些集成度高的模块,最大限度地减小了装置的体积。然后,通过软件设计分别对心电和心音信号中的噪声和干扰进行了处理并实现了两种监测方式的顺利切换。另外,通过对装置硬件和软件的综合考量降低了装置的功耗,完成了装置的实物设计并获得了良好的实测波形。     

A low-noise high-precision analog front end system for biopotential signals recording application

A high precision and low noise analog front end system is proposed in this paper for recording biopotential signals. The system consists of a capacitor-coupled chopper instrument amplifier (CCIA) and a continue-time (CT) Δ? analog to digital converter (ADC). In order to avoid off-chip low-noise reference, a chopper bias circuit is employed to provide low noise bias for CCIA. A positive feedback loop improves the input impedance of CCIA, and a ripple reduction loop based active integrator eliminates the ripple caused by chopping. A new switch-capacitor integrator is employed in the DC servo loop (DSL) to suppress electrode DC offset and save the integrator capacitor area. The CTΔ? modulator employs an energy-efficient 2nd-order structure consisting of a cascade of integrators with feedforward topology, which is unconditionally stable. The CCIA in the proposed analog front end system achieves an input-referred noise of 1.36 μV_rms (0.5?100 Hz), and the CTΔ? ADC achieves a signal noise distortion ratio (SNDR) of 96.2 dB, which are state of the art. The analog front end system is simulated using the standard 0.18 µm CMOS process, and the total power consumption with a 1.8 V supply is less than 112.5 µW.

     

基于STM32的心电采集仪设计

文中介绍了一种基于STM32处理器的心电采集仪的具体设计方案,该方案实现了从强噪声环境下通过AgCl电极和三导联线心电采集线提取微弱心电信号,再经AD620和OP07为核心元件的模拟前端对采集到的心电信号进行滤波放大,最后通过STM32单片机进行数字化处理,得到清晰、稳定并能够反映人体实际心电特征的生物电信号,同时在LCD上实时显示。本设计简单实用、稳定性高,且具有一定的医用价值。     

高性能舰船姿态信息模拟器的硬件设计

介绍了一种全新高性能舰船姿态信息模拟器,实现了三种不同的对外通讯接口：网络、串行ＲＳ－４２２、自整角机或旋转变压器式模拟通道,分析了舰船姿态数据组在三种不同界面之间高速交换电路的可行性,并最终完成了ＰＣ机、单片机、模拟通道模块组之间实时信息传递的硬件设计。     

一种低噪声高线性度射频前端电路设计

介绍了超高频接收系统射频前端电路的芯片设计。从噪声匹配、线性度、阻抗匹配以及增益等方面详细讨论了集成低噪声放大器和下变频混频器的设计。电路采用硅基0.8μm B iCM O S工艺实现,经过测试,射频前端的增益约为18 dB,双边带噪声系数2.5 dB,IIP 3为+5 dBm,5 V工作电压下的消耗电流仅为3.4 mA。     

KAI-02150的CCD模拟前端采集电路设计

针对Kodak公司生产的CCD图像传感器KAI-02150,设计了双通道模拟前端采集电路。给出了电路的结构组成,根据KAI-02150的驱动和输出参数要求设计了各个模块的具体电路。通过SPI接口对AD9920A的寄存器进行配置,可以满足多种工作模式切换的需要。与传统的CCD模拟前端采集方案相比,文中的设计更加灵活简单、稳定可靠。测试表明,设计的输出驱动时钟满足KAI-02150的输入要求,可以驱动CCD输出模拟信号,并完成相关双采样和A/D转换得到数字视频信号。