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在科學(xué)研究中常常要對低照度的圖像進行長時間的觀察和定量分析，用于這一目的的科學(xué)級CCD相機對動態(tài)范圍、靈敏度和噪聲性能等有極高的要求。在評價科學(xué)級CCD相機優(yōu)劣的諸多性能參數(shù)中，噪聲是最重要的指標之一，本章著重了解下復(fù)位噪聲產(chǎn)生后消除復(fù)位噪聲的方法。
復(fù)位噪聲又稱KTC噪聲,它的產(chǎn)生與CCD輸出結(jié)構(gòu)有密切關(guān)聯(lián),對CCD的輸出結(jié)構(gòu)進行分析對于KTC噪聲的理解有所幫助。復(fù)位噪聲通常產(chǎn)生于采用浮置擴散放大器FDA 結(jié)構(gòu)的CCD 中。通常CCD的輸出結(jié)構(gòu)都采用選通電荷積分器結(jié)構(gòu),每一次信號讀取都以單個電荷包的形式出現(xiàn)在放大器的柵節(jié)點上。每個信號電荷包產(chǎn)生的電壓變化被讀出后,輸出MOSFET的柵節(jié)點需加以復(fù)位。當復(fù)位脈沖到來時,復(fù)位管MOSFET導(dǎo)通,存在導(dǎo)通溝道電阻RON,它所產(chǎn)生的電阻熱噪聲加在電容C兩端�？梢娸敵鲭娙菰酱�,所產(chǎn)生的復(fù)位噪聲越大。
出現(xiàn)復(fù)位噪聲的科學(xué)級CCD相機利用相關(guān)雙采樣方法來消除噪聲。
相關(guān)雙采樣,是在CCD的像元輸出信號中,分別對復(fù)位噪聲電平(即在復(fù)位脈沖過去之后,信號電荷包到來之前的某一時刻的電平)和像元信號電平(即信號電荷包到來時的電平)采樣,再將2次采樣的信號相減作為輸出信號。由于2次采樣的噪聲是相關(guān)的,因此噪聲被消除。相關(guān)雙采樣CDS方法不僅都能有效地消除KTC噪聲、低頻噪聲和共模噪聲,且電路簡單、適合于高速應(yīng)用等特點。專用的視頻信號處理芯片中基本上采用這種方法 。
科學(xué)級相機的噪聲除了復(fù)位噪聲還有暗電流噪聲和散粒噪聲兩種。通過對科學(xué)級CCD相機工作時不同噪聲源的分析, 給出了降低暗電流噪聲的熱電制冷方法,以及復(fù)位噪聲的抑制電路和輸出信號處理電路。更多科學(xué)級相機知識請關(guān)注北京薩爾笛科技有限公司，詳情請登錄我們的網(wǎng)站www.scientificimaging.cn。聯(lián)系電話：18901085836。
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