55. Примеры решающих схем на оу (сумматор, вычитатель, интегратор, дифференциатор, нелинейные операции).

Решающие схемы — это аналоговые узлы, выполняющие математические операции над входными сигналами в реальном времени.

Классическими линейными операциями являются суммирование, вычитание, интегрирование и дифференцирование. 

Сумматор складывает несколько входных сигналов с весами, которые задаются соотношениями входных резисторов и резистора обратной связи; вычитатель или дифференциальный усилитель формирует на выходе разность двух входных сигналов, что крайне полезно для подавления синфазных помех; интегратор(в цепи обратной связи которого стоит конденсатор) накапливает заряд благодаря чему его выходное напряжение представляет собой интеграл входного сигнала по времени

дифференциатор (где конденсатор стоит на входе)— реагирует на скорость изменения сигнала, выдавая на выходе напряжение, пропорциональное производной;

нелинейные операции реализуются с помощью диодов или транзисторов в цепи ОС.

56. Аналого-цифровые интегральные схемы. Ацп и цап.

АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой код (методы: последовательного приближения, параллельный, сигма-дельта); ЦАП — обратное преобразование. Характеризуются разрядностью, частотой дискретизации и точностью.

57. Приборы с зарядовой связью. Матрицы для фототехники.

Приборы с зарядовой связью (ПЗЗ / CCD)

ПЗС — это полупроводниковый прибор, состоящий из расположенных в ряд или матрицу МДП-структур. Хранение и передача информации в нем осуществляются в виде порций электрического заряда (инверсионных слоев), локализованных в потенциальных ямах под затворами.

Принцип работы

1. Накопление заряда: На затвор подается напряжение, создающее глубокую потенциальную яму. Фотоны, падающие на кремний, генерируют электронно-дырочные пары. Электроны собираются в яме, причем величина накопленного заряда прямо пропорциональна освещенности.

2. Перенос заряда: При подаче последовательности тактовых импульсов на соседние затворы потенциальные ямы перемещаются вдоль структуры. Заряд «перетекает» от одного элемента к другому, как по конвейеру, к краю кристалла.

3. Считывание: В конце цепочки заряд преобразуется в напряжение с помощью выходного каскада (усилителя).

Матрицы для фототехники

В современной цифровой технике доминируют два типа светочувствительных матриц: ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS).

1. ПЗС-матрицы (CCD)

• Особенности: Заряд с каждого пикселя последовательно передается к общему выходному усилителю.

• Преимущества: Высокая однородность изображения (один усилитель на всю матрицу), низкий уровень шума, широкий динамический диапазон.

• Недостатки: Высокое энергопотребление, медленное считывание, эффект «блюминга» (растекание заряда при пересвете).

2. Кмоп-матрицы (cmos)

• Особенности: Каждый пиксель имеет собственный преобразователь заряда в напряжение и усилитель. Чтение происходит по адресному принципу (как в оперативной памяти).

• Преимущества: Низкое энергопотребление, высокая скорость (возможность серийной съемки и видео 4K/8K), отсутствие блюминга, возможность интеграции процессора обработки прямо на кристалл.

• Недостатки: Большее количество шумов (из-за разброса характеристик миллионов усилителей), меньший коэффициент заполнения (часть пикселя занята электроникой).

Характеристики матриц

• Разрешение: Общее количество пикселей (мегапиксели).

• Физический размер: Определяет размер пикселя. Чем больше пиксель, тем выше светочувствительность и меньше шум. Популярные форматы: Full Frame (36×24 мм), APS-C, 1/2.3".

• Цветофильтр Байера: Матрица сама по себе «дальтоник». Для получения цвета сверху накладывается мозаика из красных, зеленых и синих фильтров. Недостающие цвета для каждого пикселя вычисляются процессором (дебайеризация).

• Обратная засветка (BSI): Технология КМОП, где слой проводников перенесен под светочувствительный слой, что увеличивает количество собираемого света.