3.4 Синтез схемы управления выходным устройством пзс
Задача выходного устройства превратить заряды, выводимые из нижнего регистра в напряжение видеосигнала.
На рисунке 3.28 показан принцип работы выходного устройства. Рисунок 3.28,а соответствует по времени III фазе работы нижнего регистра, рисунок 3.28,б I фазе, а рисунок 3.28,в II фазе работы выходного устройства . При этом выводимый заряд оказывается под последним затвором III фазы. На затвор транзистора сброса в это время поступает положительный импульс(p-подложка) который понижает барьер между областями (ямами) плавающей диффузионной области за счет чего заряд в левой части плавающей диффузионной области устанавливается равным напряжению питания правой ямы.
Рисунок 3.24– Временные диаграммы управляющих потенциалов для третей фазы нижнего регистра
Рисунок 3.25 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на вторую фазу нижнего регистра
Рисунок 3.26
Рисунок 3.27– Выходное устройство ПЗС
Рисунок 3.28– Принцип работы выходного устройства ПЗС
В течение I фазы подается импульс обеднения на выходной затвор, и заряд переливается из-под II фазы в яму под выходным затвором.
В следующий такт (II фаза) яма под выходным затвором исчезает и заряд переливается в плавающую диффузионную область, связанную с затвором выходного транзистора.
Такую последовательность импульсов можно получить при помощи JK-тригиров. Причем данные импульсы должны вырабатываться только во время прямого хода строчной развертки.
Спроектируем устройство для получения последовательности импульсов на выходном затворе, временные диаграммы показаны на рисунке 3.29. Таблица истинности показана в таблице 3.11
На карте Карно изображены несколько единичных областей(рисунок 3.30).
Таблица 3.11 - Таблица истинности для функции Uф1в
|
№ терма |
U1 |
U3 |
Qв1 |
Uф1в |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Исходя из этого, минимальная конъюнктивная нормальная форма будет иметь вид:
Спроектируем устройство для получения последовательности импульсов на затворе транзистора сброса, временные диаграммы показаны на рисунке 3.31. Таблица истинности показана в таблице 3.12
Рисунок 3.29– Временные диаграммы управляющих потенциалов для выходного затвора
Рисунок 3.30 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на выходной затвор
Рисунок 3.31– Временные диаграммы управляющих потенциалов на затвор транзистора сброса
Рисунок 3.32 - Карта Карно для нахождения сигнала, поступающего на затвор транзистора сброса
Таблица 3.12 - Таблица истинности для функции Uф2в
|
№ терма |
U1 |
U3 |
Qв2 |
Uф2в |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
На карте Карно изображены несколько единичных областей(рисунок 3.32)
Исходя из этого, минимальная конъюнктивная нормальная форма будет иметь вид:
На рисунке 3.33 изображена схема управления выходным устройством.
Рисунок 3.33
Сигналы, поданные на каждую из фаз секции накопления, памяти, нижнего регистра и выходного устройства, должны быть усилены по току до необходимой величины. Схема состоит из операционного усилителя с неинверсным включением. Такие преобразователи уровней будут использованы для каждой фазы четырех секций ПЗС.
Рассчитаем преобразователи уровней для секции накопления. В качестве операционного усилителя будем использовать операционный усилитель К1408УД1 со следующими параметрами:
Напряжение питания:
7,
40
В,Коэффициент усиления: 20 В/мВ,
Напряжение смещения: 5мВ,
Входной ток: 20нА,
Потребляемый ток: 4мА,
Максимальный выходной ток: 20 мА.
Рассчитаем
значения сопротивлений делителя
и
.
,
где
-
значение дифференциального входного
напряжения, В;
-
входное напряжение, равное 2,8В (поскольку
используется ТТЛ логика);
-
напряжение обратной связи, В.
выразим
,
которое будет равно
В.
В свою очередь напряжение обратной связи также находится по формуле
,
где
и
-
сопротивления делителя;
-
выходное напряжение усилителя.
Пусть
кОм,
тогда найдем
,
поскольку известно, что
В
и
В.
Таким образом, получим:
Ом.
Выберем
ближайшее номинальное значение
12кОм
Поскольку
напряжение питания операционного
усилителя К1408УД1 равно
В,
а напряжение питания матрицы ПЗС 15В,
следовательно необходимо поставить
стабилитрон. То есть, питание на
операционный усилитель будет подаваться
через сопротивлениеR1
и стабилитрон VD1
(2C510A).
Ом,
где
-
напряжение питания матрицы ПЗС, В;
-
напряжение питания ОУ, В;
А,
-
входной ток операционного усилителя;
-
ток стабилитрона.
Таким образом, исходя из идентичности фаз ФН1, ФН2 и ФН3 будем считать, что
кОм;
кОм;
кОм.
Схемы «драйверов»(приложение А рисунок А.1,А.2,А.3,А.4) будут идентичны для каждой фазы четырех секций ПЗС, будем считать, что:
кОм;
кОм;
кОм.