Типовые применения Скорее всего это не нужно вообще
Линейные ПЗС
Линейный ПЗС с внутренним электронным затвором для спектрометров Hamamatsu S11155, S11156
Представляет собой линейную матрицу с соответствующей обвязкой
Пример схемы включения S11155
AD9826KRS – процессор аналоговых сигналов (схема двойной коррелированной выборки, АЦП, мультиплексор, 16-битный ЦАП).
FPGA – программируемая пользователем вентильная матрица (x / +).
Другой пример линейных ПЗС:
Линейный ПЗС SONY ILX554A для сканеров штрих-кода, со встроенным генератором тактовых сигналов, формирователем тактовых импульсов, цепями выборки-хранения; 2048 пикселей, 5 В, макс частота 2МГц.
Схема включения SONY ILX554A
ROG – управление электронным затвором
CLK – тактовые импульсы
SHSW – ступенчатый видеосигнал
Для работы ПЗС нужно сформировать два сигнала: открывающий электронный затвор на время экспозиции и тактовый.
КМОП-матрица OV5610 (OMNI VISION)
2640х1960 пикселей, встроенный видеоусилитель с регулируемым коэффициентом усиления, регулировка баланса белого, 10-разрядный АЦП, компенсатор уровня черного, цифровой видеопорт. Схема тактируется от генератора. Управление с помощью интерфейса I2C.
КМОП-модуль MT9V113 (SEMI)
Оценочный модуль 640х480 пикселей, размер 1/11 дюйма. Модуль имеет в своем составе микроконтроллер.
Спектрометр USB2000+ (OCEANOPTICS, USA)
Излучение -> входная щель -> фильтр (ограничивает оптическое излучение до определенных длин волн) -> коллимирующее зеркало (фокусирует на дифракционную решетку). Дифрагированное излучение отражается от фокусирующего зеркала на ПЗС, перед которым установлена собирающая линза. ПЗС с помощью АЦП передает цифровой сигнал по USB на ПК.
Другие примеры, гдя используется ПЗС-матрица (видимо):
Сканеры
Видеоэндоскопы
Оптическая микроскопия (флуоресцентная, световая)
Эволюция цифрового изображения
Лекция 13
Цифровой сигнал – изменяющаяся электрическая или электромагнитная величина, которая переносит информацию через среду.
Передача в основной полосе – данные передаются без модуляции (через провода или кабели).
Широкополосная передача – данные модулируются и отправляются через беспроводную среду (по сети, через оптико-волоконный кабель).
Средство передачи данных:
Провод;
Коаксиальный кабель;
Витая пара;
Оптоволоконный кабель;
Пространственная передача (беспроводная передача).
Проводное соединение
Провод/шина данных/токопроводящая дорожка на печатной плате (РСВ):
Внутренняя передача данных на короткие расстояния;
Соединение одного элемента с другим на печатной плате и между печатными платами в непосредственной близости и между частями системы.
Коаксиальный кабель
=Центральный проводник внутри изолирующего диэлектрического материала, медный плетеный или фольгированный экран – для защиты проводника от электромагнитных помех (ЭМП):
Скорости передачи данных до 1 ГГц;
Приложения – кабельное телевидение, интернет-соединение.
Витая пара
Кабель с неэкранированной витой парой (unshielded twisted pair, UTP) – два провода пары скручены так, что пересекают друг друга под углом 90°, устраняя ЭМП.
Среды с низким уровнем шума и на более низких частотах сигналов, чем коаксиальные (аудио- и сигналы до 1 МГц) – телефонная, компьютерная сеть, камеры безопасности, USB;
25-парный цветной код;
Разъем RJ-45.
Оптоволоконный кабель
Световые импульсы вводятся по сердечнику с одного конца, «отражаются» от зеркальной поверхности оболочки к другому концу => не подвержены воздействию ЭМП:
Высокая скорость передачи данных, высокая пропускная способность и лучшая передача на большие расстояния (затухание мало);
Среды линий связи и глобальная сеть;
Частоты передачи данных 10…40 ГГц;
Распространение света в оптоволокне
Многомодовое волокно
|
Одномодовое оптоволокно
|
↑d => свет распространяется через сердечник в виде нескольких лучей (мод). Недостаток: ослабление энергии света из-за пространственной и временной дисперсии. |
↓d => свет распространяется по прямой линии как один луч. d: диаметр волокна/оболочки;
|
Волоконно-оптическая линии передачи данных
Электрический сигнал от источника преобразуется в световой и передается по волоконно-оптическому кабелю.
На приемном конце световой сигнал после преобразования в электрический выводится в приемник.
Электрический сигнал модулирует интенсивность света => световой сигнал несет ту же информацию, что и электрический. Для подключения оптоволоконного кабеля к оборудованию – разъемы.
Оптические коннекторы
ST – наиболее широко используемый для многомодовых сетей;
SC – многомодовый разъем с защелкой;
FC – популярный одномодовый разъем;
LC – одномодовый разъем;
MT – 12-ти волоконный коннектор для ленточных кабелей;
FDDI – дуплексный, два оптических волокна для двусторонней связи.
Беспроводная передача
Радиоволны: радиосвязь, телевидение, навигация;
Сверхвысокочастотное излучение: Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, LTE;
Излучение инфракрасного спектра: IrDA.
Пути распространения РЧ- и СВЧ-сигнала
Приземная (поверхностная) волна – волны следуют за кривизной Земли (до 2 МГц; #AM);
Ионосферная (пространственная) волна – отражаются от ионосферы (30…85 МГц, могут меняться со временем суток и погодными условиями);
В пределах прямой видимости (Line-of-sight, LOS) – в серии ретрансляторов каждая башня в пределах прямой видимости от предыдущей башни (до 100 км – от горизонта до горизонта, для спутников – весь мир).
Способы и режимы передачи данных
Канал связи – путь, по которому передаются данные.
Способы передачи данных:
Последовательный, параллельный;
Синхронный, асинхронный.
Режимы передачи данных (направление):
Симплекс;
Полудуплекс;
Дуплекс.
Последовательная и параллельная передачи
Последовательная передача – по одному биту за раз в потоке => на большие расстояния.
Параллельная передача – несколькими битами одновременно => высокая скорость, но возможно искажение данных.
Параллельно-последовательный преобразователь – сдвиговый регистр: биты загружаются в регистр, затем сдвигаются последовательно с тактовой частотой – скоростью передачи данных (в битах, бит/с, bps).
Асинхронная передача
Пакет: биты данных, бит четности и старт/стоп биты. Несколько пакетов = сообщение.
Отправляющее и принимающее устройства работают с отдельными генераторами, на одинаковой тактовой частоте (синхронизируются с начальным битом).
#логический уровень простоя + 1 стартовый бит + 8 бит данных + 1 бит четности + 1 бит останова.
Синхронная передача
Передатчик и приемник синхронизируются из одного тактового сигнала от передатчика при вводе синхронизирующей последовательности.
Достоинство: скорость;
Недостаток: необходимы отдельные каналы (физические линии) для передачи данных и тактовых импульсов.
RZ (с возвратом к нулю) – 3-хуровневый код, возврат к 0 после передачи значащего интервала;
NRZ (без возвратом к нулю) – сигнал не возвращается к 0 до появления 0 после 1, и не возвращается к 1 до появления 1 после 1.