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傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計-玻璃管內(nèi)外直徑檢測傳感器系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

2025-12-16 08:02 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】高靈敏度、低暗電流、 2160 像元的線陣 CCD 圖像傳感器。該傳感器可用于真、圖像掃描和 OCR。該器件的內(nèi)部信號預(yù)處理電路包含采樣保持和輸出預(yù)放大電路。它包含一列 2160 像元的光敏二極管，當(dāng)掃描一張 B4 的圖紙時，可達到 8 線 /毫米（ 200DPI）的精度。特性：像敏單元數(shù)目： 2160 像元像敏單元大小： 14μ m*14μ m*14μ m 光敏區(qū)域：二相（ 5V）封裝形式： 22腳 DIP 封裝 TCD1208AP 的主要參數(shù) 特性符號最小值典型值最大值單位（注釋）靈敏度 R 82 110 138 V/ (見注釋 2) 光響應(yīng)非均勻性 PRNU(1) 10 % (見注釋 3) PRNU(3) 7 16 % 寄存器不平衡性 RI 3 % (見注釋 4) 飽和輸出電壓 VSAT V (見注釋 5) 飽和曝光量 SE V/ (見注釋 6) 暗信號電壓 VDDDRK 2 6 mV (見注釋 7) 暗信號非均勻性 DSNU 3 7 mV (見注釋 7) 直流電源功耗 PD 50 100 mW 總轉(zhuǎn)移效率 TTE 92 % 輸出阻抗 To 1 KΩ 動態(tài)范圍 DR 750 (見注釋 8) 直流信號輸出電壓 VOS 3 V (見注釋 9) 直流補償輸出電壓 VDOS 3 V (見注釋 9) 直流差動誤差電壓 VOSVDOS 50 100 mV 隨機噪聲 NDO mV 注釋：所有電壓都是 Vss 和 Vcs 終端為參考。 6．表三管腳定義： φ 1 時鐘 1 OS 信號輸出 φ 2 時鐘 2 DOS 補償輸出 SH 轉(zhuǎn)移柵 OD 電源 RS 復(fù)位柵 SS 地 NC 未連接注釋 2：在 2854kwLamp 燈光下的靈敏度是 330/（典型值）。注釋 3：此為 50%飽和曝光量（典型值）下測定。 8 PRNU 定義為： PRNU=Δ I/175。I*100(%) 其中 l 為均勻照度下全部輸出信號的平均值，為輸出信號與的最大偏差值。注釋 4：此為 50%飽和曝光量（典型值）下測定。 RI 定義如下： RI= (% )1 0 0*2 1 5 9||2 1 5 91 1IIIn nn?? ?? 其中 In 與 In+1為像敏單元的輸出信號 ,I 為所有輸出信號的平均值。注釋 5： VSAT為所有有效單元的最小飽和輸出電壓。注釋 6： SE 定義如下： SE=VSAT/R 注釋 7： VDRK 為所有有效單元的暗信號電壓平均值。 DSNU是在 VNDK為最大暗信號電壓平均值。圖四暗信號電壓平均值注釋 8： DR 的定義為： DR=VSAT/VDRK 因 VDRK與 tINT成比例 ,所以 tINT越短 DR 值越大。圖五時序圖表六各個信號描述特性描述符號最小值典型值最大值單位 SH與 162。1 的時間間隔 T1,t5 0 100 ns SH 脈沖上升時間，下降時間 T2,t4 0 50 9 SH 脈沖寬度 T3 500 1000 162。1， 162。2 脈沖上升時間，下降時間 T6,t7 0 60 100 SH 脈沖寬度 T8,t10 0 20 RS 脈沖寬度 T9 40 250 162。1， 162。2 與 RS 脈沖間隔 T11 230 視頻數(shù)據(jù)延遲時間（見注釋） T12,t13 150 注意事項：（玻璃窗口）期間玻璃封裝窗口上的灰塵或污點將使 CCD 期間的光學(xué)件性能下降。所以使用浸透酒精的棉球輕拭清潔表面，并使用過濾后的氯氣噴其表面。同時注意器件的機械震動或過熱特會導(dǎo)致玻璃窗口的損壞。 7．驅(qū)動電路圖六驅(qū)動電路 10 2）巴特沃斯低通濾波器設(shè)計圖七巴特沃斯低通濾波器經(jīng)估計可得出 CCD 輸出信號頻率小于 2kHz,因此設(shè)計濾波器的截止頻率 fc 為 [3]表 631 查得，濾波電容 C1= K= 1200Cfc ，可的增益系數(shù) K=1，查參考文獻 [3]表 632 得 C2=C1,R1=R2= ,R3= KΩ .考慮到電阻阻值的變化范圍，可選 R1=R2=15KΩ， R3=20KΩ。放大器選用通用型H177415C（開環(huán)增益 8086）即可。 3) 微分電路設(shè)計圖八微分電路分析：該微分電路輸入輸出對應(yīng)的表達式為 , u0=R1C1 dtdui 11 為了消除干擾（使微分曲線更明顯），應(yīng)選擇 R1C1 值大些。在本次設(shè)計中我們選擇 R1=10KΩ， C1=， R2為平衡電阻在該微分電路中等于 R1 為 10KΩ，集成運算放大器選擇了通用型 H177415C 4）絕對值電路圖九絕對值電路分析：假設(shè)輸入電壓 ui 為正，則運放 A1 輸出為負，二極管 D1 截止、同時 M，

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