Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Марийский Государственный Технический Университет

Кафедра КиПР

Расчетно-графическая работа

по дисциплине

«Физические основы функциональной электроники»

Вариант 4

Выполнил студент:

группы РТБ-31

Шабалин Н.С.

Проверил: к.т.н.,

профессор

Игумнов.В.Н.

Йошкар-Ола

2011 г.

Содержание.

Введение………………………………………………………...3

1. Конструкция…………………………………………………....4

2. Аналоговые адаптивные фильтры с выборкой данных…5

3. Реализация на основе приборов с зарядовой связью……..5

4. Монолитный адаптивный фильтр на основе ПЗС………13

   Заключение................................................................................18

   Список литературы..................................................................19

Введение.

Название ПЗС — прибор с зарядовой связью — отражает способ считывания электрического потенциала методом сдвига заряда от элемента к элементу.

Прибор с зарядовой связью был изобретён в 1969 году Уиллардом Бойлом и Джорджем Смитом в Лабораториях Белла (AT&T Bell Labs). Лаборатории работали над видеотелефонией (picture phone и развитием «полупроводниковой пузырьковой памяти» (semiconductor bubble memory). Объединив эти два направления, Бойл и Смит занялись тем, что они назвали их «устройствами с зарядовыми пузырьками». Смысл проекта состоял в перемещении заряда по поверхности полупроводника. Так как приборы с зарядовой связью начали свою жизнь как устройства памяти, можно было только поместить заряд во входной регистр устройства.ПЗС устройство состоит из поликремния, отделённого от кремниевой подложки, у которой при подаче напряжения через поликремневые затворы изменяются электрические потенциалы вблизи электродов. Один элемент ПЗС-матрицы формируется тремя или четырьмя электродами. Положительное напряжение на одном из электродов создаёт потенциальную яму, куда устремляются электроны из соседней зоны. Последовательное переключение напряжения на электродах перемещает потенциальную яму, а следовательно, и находящиеся в ней электроны, в определённом направлении. Так происходит перемещение по одной строке матрицы.У матрицы же, состоящей из многих видеострок, заряд из выходных элементов каждой строки оказывается в ячейке ещё одного сдвигового устройства, устроенного обычно точно таким же образом, но работающего на более высокой частоте сдвига.

1. Конструкция.

ПЗС-структуры - это интегральные полупроводниковые приборы, в основе работы которых лежит принцип создания, передачи и хранения локализованного зарядового пакета в потенциальных ямах, образуемых в полупроводнике под действием внешнего электрического поля. Приборы с зарядовой связью (ПЗС) представляют собой линейки или матрицы близко расположенных друг к другу МОП-конденсаторов. Соответствующие последовательности тактовых импульсов на затворах такой матрицы смещают ее отдельные МОП-конденсаторы в режим глубокого обеднения, так что зарядовые пакеты могут храниться под электродами матрицы и контролируемым образом перемещаться вдоль поверхности кристалла, перетекая из-под одних электродов матрицы к соседним электродам. Ввод и вывод информационного сигнала, то есть динамической неоднородности в ПЗС осуществляется статической неоднородностью с транзисторной структурой, в которой формируется зарядовый пакет. Широкое практическое применение получили фоточувствительные ПЗС-приборы (ФПЗС). Существует также фоточувствительный прибор с зарядовой инжекцией (ФПЗИ), в котором перемещение зарядового пакета происходит внутри фоточувствительного элемента с последующей инжекцией в подложку или в область стока заряда. Такие структуры имеют следующие достоинства: практическое отсутствие потерь передачи; возможность использования в качестве фоточувствительных элементов фотодиодов, имеющих большую по сравнению с МДП-структурами чувствительность; возможность организации произвольной выборки любого элемента или группы элементов. Цифровые ПЗС предназначены для обработки сигналов в виде дискретных функций, и их можно разделить на структуры для арифметико-логической обработки информации и структуры для хранения информации - запоминающие устройства.В цифровые ПЗС можно включить регистры сдвига, логические и арифметические устройства, запоминающие устройства. В них информация представляется двумя уровнями зарядов, локализованных в потенциальной яме под затвором. Следует заметить, что цифровые устройства ПЗС являются устройствами динамического типа, так как необходима регенерация информации.ПЗС (приборы с зарядовой связью) - в английской аббревиатуре - CCD, charge-coupled devicesВначале ПЗС применялись как более эффективные многоканальные заменители фотодиодов, матриц фотодиодов. С 1975 года ПЗС начали активно внедряться в качестве телевизионных светоприёмников. А в 1989 году ПЗС-детекторы применялись уже почти в 97% всех телевизионных приемников. Для сравнения, 10 годами ранее ПЗС были представлены всего двумя процентами.