Elektronika.lt
 2019 m. gruodžio 13 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 - Elektronikos komponentai
 - Elektronikos technologija
 - Parametrų apskaičiavimai
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvairi teorija
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Gruodžio 13 d. 08:16
Silpnoji grandis: kibernetinę gynybą Lietuvoje slopina darbuotojų trūkumas ir neišprusimas (1)
Gruodžio 12 d. 21:19
Elektros perdavimo sistemos ir elektros skirstomųjų tinklų modernizavimą ir plėtrą lydi sklandus tarpinstitucinis bendradarbiavimas
Gruodžio 12 d. 20:34
Technologijos neišlaisvino: moterims per šventes darbų tik padaugės
Gruodžio 12 d. 19:29
Kaip sutaupyti laiko apsiperkant šventėms?
Gruodžio 12 d. 16:34
Legendinis „F-22 Raptor“ gaus jam visiškai netikėtas raketas ir bus nutrauktas tylos režimas
Gruodžio 12 d. 12:24
Penki asmenybių tipai ir jų pagrindiniai kriterijai, renkantis televizorių
Gruodžio 12 d. 08:18
Atrado naują atšvaitų formą: kas penktas įsijungia žibintuvėlį telefone
Gruodžio 11 d. 20:15
Atvirosios bankininkystės era: kas pasikeitė praėjus trims mėnesiams?
Gruodžio 11 d. 16:14
KTU mokslininkų prognozės: ar (ir kaip) sugyvensime su dirbtiniu intelektu Pramonės 5.0 metu?
Gruodžio 11 d. 15:34
Nuo popierinių brėžinių iki informacinio modeliavimo: kaip namai kuriami XXI amžiuje
FS19 Mods
FS19 Map mods, FS19 Courseplay, FS19 GPS mod
SnowRunner Mods
SnowRunner maps, SnowRunner trucks, How to install mods
FS 19 Tractors
Farming Simulator 19 Mods, FS 19 Maps, FS 19 Trucks
FS19 Maps, FS19 Trucks
Farming Simulator 2019 Mods, FS19 Tractors
Install MC Mods
Minecraft Dungeons Mods, Minecraft Dungeons Skins, Minecraft Dungeons Maps
FS19 Combines
Farming Simulator 19 Mods, FS19 Trucks, FS 19 Mods
How to Install Mods
Minecraft Dungeons Mod, Minecraft Dungeons Maps, Minecraft Dungeons Skins
Mobilieji telefonai
Mobilieji telefonai internetu, telefonų dėklai, telefonų priedai
Reklama
 Teorija, žinynai » Elektronikos komponentai Dalintis | Spausdinti

CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Publikuota: 2010-05-24 15:36
Tematika: Elektronikos komponentai
Skirta: Profesionalams
Autorius: Aleksej Trofimov, Robert Sokolovskij
Aut. teisės: ©Jevkonst, UAB
Inf. šaltinis: Jevkonst, UAB

Svarbią funkcinės elektronikos įtaisų grupę sudaro krūvio sąsajos įtaisai. Tokį įtaisą sudaro ant puslaidininkinio pagrindo arti vienas kito suformuoti MOP dariniai. Įtaisų veikimas pagrįstas tuo, kad puslaidininkio paviršiniame sluoksnyje po MOP darinio dielektriniu sluoksniu galima sudaryti šalutinių krūvininkų krūvį. Keičiant metalinių elektrodų potencialus, krūvį galima perstumti reikiama kryptimi.

 Rodyti komentarus (0)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

Darbo tikslas: ištirti ir palyginti skirtingų kamerų skiriamąją gebą. Gauti maksimalios raiškos oscilogramas. Aptarti gautus rezultatus.

Darbo užduotis:

  1. Ištirti CCD matricų schemas.
  2. Pajungti CCD kamerą prie oscilografo.
  3. Išmatuoti signalo moduliacijos gylį, esant maksimalios skiriamosios gebos taške.
  4. Aptarti gautus rezultatus.

CCD matricos principinė elektrinė schema

1 pav. ICX095AK CCD matricos principinė elektrinė schema
1 pav. ICX095AK CCD matricos principinė elektrinė schema.

Papildoma informacija apie Sony CCD matricą pateikta ICX059AK mikrolusto aprašymo priede.

Krūvio sąsajos įtaisai

2.1 pav. Krūvio sąsajos įtaiso fragmentas

Svarbią funkcinės elektronikos įtaisų grupę sudaro krūvio sąsajos įtaisai (angl. CCD – charge coupled devices). Tokį įtaisą sudaro ant puslaidininkinio pagrindo arti vienas kito suformuoti MOP dariniai (2.1 pav.). Įtaisų veikimas pagrįstas tuo, kad puslaidininkio paviršiniame sluoksnyje po MOP darinio dielektriniu sluoksniu galima sudaryti šalutinių krūvininkų krūvį. Keičiant metalinių elektrodų potencialus, krūvį galima perstumti reikiama kryptimi.

Procesai, vykstantys krūvio sąsajos įtaise

Krūvio sąsajos įtaiso metaliniai elektrodai vadinami užtūromis. Prijungus prie užtūrų pakankamai dideles pagrindo atžvilgiu įtampas, puslaidininkyje po užtūromis gali susidaryti gilios nuskurdintosios sritys. Kadangi tarpai tarp užtūrų maži, nuskurdintosios sritys susilieja į bendrą nuskurdintąjį sluoksnį. Kai įtampos didesnės nei slenkstinė įtampa, po tam tikro laiko gali susidaryti apgrąžiniai sluoksniai, tačiau šie sluoksniai krūvio sąsajos įtaisuose nepageidautini.

2.2 pav. Nuskurdintojo sluoksnio reljefas krūvio sąsajos įtaise

Sakykime, kad pagrindui naudotas p puslaidininkis. Prie užtūrų prijungtos teigiamos pagrindo atžvilgiu įtampos. Jeigu užtūrų įtampos vienodos (sakykime U1), nuskurdintojo sluoksnio storis yra vienodas. Tačiau, jeigu veikia didesnė užtūros įtampa U2 > U1 , nuskurdintojo sluoksnio storis yra didesnis. Taigi, jeigu užtūrų įtampos nevienodos, susidaro nuskurdintojo sluoksnio dugno reljefas (2.2 pav., a). Geometrinį nuskurdintojo sluoksnio reljefą atitinka potencialo reljefas – po elektrodais, kurių įtampos didesnės, susidaro elektronų potencinės energijos duobės.

Sakykime, kad pirmosios ir trečiosios užtūrų įtampos yra U1, o antrosios užtūros įtampa yra U2 > U1. Tada tarp antrosios ir jai gretimų užtūrų susikuria elektrinis laukas, kuris neleidžia elektronams išeiti iš potencialo duobės po antrąja užtūra. Todėl, jeigu po antrąja užtūra kažkaip būtų sudarytas elektronų krūvio telkinys, tai jis galėtų būti saugomas santykinai ilgą laiką, nes nuskurdintajame sluoksnyje beveik nėra skylių ir elektronai negali rekombinuoti.

Bendras neigiamasis krūvis po dielektriniu sluoksniu priklauso nuo įtampos. Todėl, atsiradus elektronų krūvio telkiniui, sumažėja akceptorinės priemaišos jonų krūvis, nuskurdintojo sluoksnio storis ir potencinės duobės gylis. Tai parodyta 2.2 pav., b.

Kai elektronų telkinys saugomas po užtūra, visgi dėl šiluminės generacijos atsiranda papildomų krūvininkų. Todėl didėja krūviai po visomis užtūromis ir jų fone saugomas krūvio telkinys tarsi nyksta. Be to, dalis telkinio elektronų rekombinuoja. Todėl krūvio telkinio saugojimo trukmė yra ribota – iki dešimčių milisekundžių. Dėl šios priežasties krūvio sąryšio įtaisuose panaudojamos nestacionariosios MOP darinio savybės, o pats krūvio sąryšio įtaisas yra dinaminio tipo įtaisas. Jame, periodiškai keičiant užtūrų įtampas, krūvių telkiniai perstumiami išilgai MOP darinių grandinės.

2.3 pav. Krūvio telkinio perstūmimas

Sakykime, kad pradiniu momentu pirmosios ir trečiosios užtūrų įtampos buvo U1 = 5 V, antrosios užtūros įtampa buvo U2 = 10 V ir po ja buvo sudarytas elektronų krūvio telkinys. Tada prie trečiosios užtūros prijungus įrašymo įtampą U3 = 15 V (2.3 pav.), po ja susidaro gilesnis nuskurdintasis sluoksnis (gilesnė potencinės energijos duobė), ir elektronai, veikiami elektrinio lauko, kuris susidaro tarp trečiosios ir antrosios užtūros, pasislenka po trečiąja užtūra. Jeigu tuomet antrosios užtūros įtampa sumažėja iki 5 V, o trečiosios užtūros – iki 10 V, elektronų telkinys lieka po trečiąja užtūra.

Trifazis krūvio sąsajos įtaisas

Išsamiau aptarkime, kaip sudaromas krūvio telkinys, kaip jis perstumiamas ir kaip nuskaitoma informacija apie šį telkinį. Panagrinėkime krūvio sąsajos įtaisą, kurio MOP darinių grandinės periodą sudaro trys MOP ląstelės ir naudojama trijų fazių valdymo schema (2.4 pav.). Įtaiso įėjime yra pn sandūra. Sakykime, kad pradiniu laiko intervalu veikia teigiama užtūros U1 įtampa ir neigiamasis įėjimo impulsas. Tada elektronai iš n srities injektuojami po pirmąja užtūra ir po ja susidaro elektronų krūvio telkinys (2.4 pav., a).

2.4 pav. Trifazis krūvio sąsajos įtaisas
2.4 pav. Trifazis krūvio sąsajos įtaisas
2.5 pav. Valdymo įtampų diagramos

Jeigu tuomet užtūrų įtampos kinta taip, kaip pavaizduota 2.5 pav., krūvio telkinys juda krūvio sąsajos įtaisu nuo jo įėjimo išėjimo link. Pirmojo takto metu (2.5 pav. tarp laiko momentų 0 ir 1) krūvio telkinys saugomas po užtūra U1 (2.6 pav., a). Antrojo takto metu (laiko intervalu 1–2) padidėja užtūros U2 įtampa ir krūvio telkinys pasislenka po šia užtūra (2.6 pav., b). Trečiojo takto metu (intervalu 2–3) krūvio telkinys saugomas po užtūra U2 (2.6 pav., c).

Pasibaigus valdymo įtampų uA,uB,uC periodui (praėjus šešiems taktams), krūvio telkinys atsiduria po užtūra U4 - yra perstumtas per krūvio pernašos įtaiso erdvinį periodą (2.6 pav., d).

Kai elektronų krūvio telkinys pasiekia paskutinę užtūrą (2.4 pav. – U6), jis atsiduria prie pn sandūros. Kadangi prie šios sandūros n srities prijungta atvirkštinė įtampa (2.4 pav., b), išėjimo grandinėje gaunamas srovės impulsas. Taip pasibaigia krūvio pernaša krūvio sąsajos įtaise. Beje, čia aptarėme vieno krūvio telkinio pernašą. Be abejonės, krūvio sankaupos į krūvio sąsajos įtaisą gali būti įvedamos periodiškai, kas periodą T.

Skiriamoji geba

2.6 pav. Krūvio telkinio judėjimas krūvio sąsajos įtaise

Skiriamąja geba apibūdinamas ekrane matomo vaizdo aiškumas, tikslumas, ryškumas. Ji parodo kiek užfiksuoto vaizdo detalių galime išskirti TV ekrane. Skiriamoji geba skirstoma į vertikaliąją ir horizontaliąją.

Vertikalioji skiriamoji geba – išskiriamų vaizdo detalių kiekis vertikaliąja kryptimi. Ji matuojama išskiriamų horizontalių linijų skaičiumi, matomu visame kadre. Šis skaičius yra ribojamas CCIR/PAL standartu iki 625 linijų. Bet atsižvelgiant į kadrų sinchroimpulsus ir t. t, efektyvių linijų skaičius yra lygus 400.

Horizontalioji skiriamoji geba – išskiriamų vaizdo detalių kiekis horizontalia kryptimi, t. y maksimalus kiekis individualių vaizdo detalių kurios dar gali būti išskirtos. Ji matuojama vertikalių linijų (TV-linijų) skaičiumi, matomu visame kadro plotyje. Tipinė vertė vaizdo stebėjimo sistemose yra 500–600 TV-linijų esant standartiniam 4,2 MHz dažnių juostos pločiui.

TV linija – tai yra standartinis analoginės televizijos skiriamosios gebos matavimo vienetas. TV linijų skaičius parodo maksimalų išskiriamų pokyčių skaičių vienoje horizontalioje signalo eilutėje vienu metu. Skirtingai nuo kino juostos, kurios skiriamoji geba matuojama linijų poromis, analoginėje televizijoje TV linijos matuojamos kaip atskirų matomų juodų ir baltų vertikalių linijų kiekis horizontalioje eilutėje.

HAD ir Super HAD

HAD (angl. Hole-Accumulation-Diode) – tai „Sony“ kompanijos patentuota technologija skirta sumažinti elektroninį triukšmą CCD sensoriuje ir padidinti sensoriaus jautrumą. Triukšmas sumažinamas silpninant „juodąją srovę“ (srovę kuri atsiranda net kai CCD elementas nėra apšviestas). Elektronų skylutės yra surenkamos atskirame puslaidininkio sluoksnyje, kuris veikia kaip diodas neleidžiantis skylutėms ištrūkti. Taip yra efektyviai sumažimas nepageidaujamas triukšmas CCD elemente.

„Hyper HAD“ – tai CCD matricos tipas, sukurtas „Sony“. „Sony“ pirmoji pradėjo naudoti mikrolęšius ant kiekvieno CCD matricos pikselio (kiekvienam pikseliui yra priskirtas vienas fotodiodas, kuris, paveiktas šviesos, sužadina savyje elektronus, kurie iš kiekvieno pikselio paeiliui perstumiami į nuskaitomąjį įrenginį). Per mikrolęšius šviesa, patenkanti į tarpą tarp pikselių, yra nukreipiama į sensorių. Toks sensorius yra daug jautresnis. Mikrolęšiai CCD šviesos surinkimą padidina nuo 40 % (CCD be „Hyper HAD“) iki 70 %. Be to, „Hyper HAD“ CCD atstumas tarp mikrolęšių yra labai mažas, kas dar labiau padidina CCD efektyvumą net su mažesniu pikselių dydžiu.

„Super HAD“ – „Sony“ sukurtas CCD matricos tipas. Šis sensorius yra patobulintas „Hyper HAD“ sensoriaus variantas, turintis papildomą mikrolęšį tarp pirmojo mikrolęšio ir sensoriaus. Naudojant objektyvą su didesniu F-skaičiumi (F skaičius parodo, kokį šviesos kiekį praleidžia objektyvo diafragma. Kuo mažesnis F skaičius – tuo daugiau praleidžiama šviesos. Skaičiuojamas dalijant židinio nuotolį iš lęšio skersmens), mikrolęšiai negali į sensorių sufokusuoti platesniu kampu krintančių spindulių, todėl sensoriaus jautrumas sumažėja. Antras mikrolęšių sluoksnis padeda šią problemą išspręsti, sukoncentruodamas spindulių pluoštą į sensorių.

„Hyper HAD“ ir „Super HAD“ sensorių veikimo principas

Eksperimento metodas

Eksperimentas atliekamas pagal schemą pavaizduotą pav. 3.1 naudojant oscilografą, monitorių, testinę lentelę EIA1956 (pav. 3.2) ir dvi kameras: A – AOP-P5320H su CCD matrica Sony 1/3“ , turinčią 420 TV-linijų horizontaliąją skiriamąją gebą.; B – AOPP5320SB su CCD matrica „Sony SuperHAD“ 1/3“, tūrinčią 480 TV-linijų horizontaliąją skiriamąją gebą.

Eksperimento metu reikia ištirti nurodytų kamerų elektrinį signalą (PAL) naudojant oscilografą ir televizorių ir gauta maksimali skiriamoji geba.

CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Pagal apibrėžimą – maksimalioji skiriamoji geba yra signalo vieta, kur signalo moduliacijos gylis M lygus 5 % (pav. 3.3). Moduliacijos gylį galima apskaičiuoti pagal formulę:

CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Eksperimento planas

  1. Prijungiame CCD kamerą prie televizoriaus.
  2. Priešais kameros objektyvą pastatome testavimo lentelę.
  3. Sufokusuojame kameros objektyvą į lentelę taip, kad ji butų ryškiai matoma per visą televizoriaus ekraną.
  4. Per šakotuvą prijungiame kamerą prie oscilografo.
  5. Oscilografu analizuojame televizoriuje matomą signalą.
  6. Surandame reikiamą eilutę oscilografo ir televizoriaus pagalbą.
  7. Išsaugome oscilografo parodymus esant skirtingam TV linijų skaičiui, kurį nustatome pagal testavimo lentelę ir pagal oscilografe matomą signalą.
  8. Surandame ribą, kur TV linijos jau neišskiriamos.
  9. Palyginame gautus duomenis su pateiktais kameros gamintojo.
  10. Įvertiname gautus neatitikimus ir jų priežastis.
CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas
CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Išvados

Eksperimento metu buvo ištirta CCD kamerų horizontalioji skiriamoji geba. Nustatyta, kad:

1) A tipo kamera turi maksimalią skiriamąją gebą lygią 400 Tv-linijų, nes eksperimento metu gautas moduliacijos gylis lygus:

CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Tokiu būdu galima padaryti išvadą, kad kamera A tipo neatitinka standarto reikalavimų.

2) B tipo kamera turi maksimalią skiriamąją gebą lygią 500 Tv-linijų:

CCD (krūvio sąsajos įtaiso) kamerų skiriamosios gebos tyrimas

Tai reiškia, kad panaudojus „Super HAD“ technologiją, galima gauti didesnę skiriamąją gebą negu buvo aprašyta kameros aprašyme.

Atitinkamos linijos suradimui oscilografo ekrane buvo sugalvotas apytikslis nustatymo metodas. Šis metodas pagristas tuo, kad televizijos signalo puskadris trunka apie 20 ms, tai reiškia kad mes galime sugraduoti monitoriaus ekraną ir naudojant oscilografo postūmio nuo puskadrio pradžios funkciją su tam tikra paklaida atrasti mus dominčią eilutę (pvz. 10 ms postūmis reiškia pusę puskadrio).

Bibliografinių nuorodų sąrašas

  1. ŠTARAS, Stanislovas. Pulaidininkinės ir funkcinės elektronikos įtaisai. Vilnius: Technika, 2006. ISBN 9986-05-879-1.
  2. ДАМЬЯНОВСКИ, Владо. CCTV Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии. Москва: ООО „Ай-Эс-Эс Пресс“, 2006. 480 p. ISBN 5-87049-260-2.
  3. Allse – vaizdo stebėjimo sistemos [interaktyvus]. Lietuva, Vilnius [žiūrėta 2009 m. gegužės 9 d.].

Jevkonst, UAB



Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

TMS ELECTRONICS
TMS ELECTRONICS

www.rslietuva.com – nemokamas elektronikos komponentų pristatymas

ENEBA's game store

Lietuvos mokinių neformaliojo švietimo centras

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Technologijos.lt

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

www.matuok.lt - Interneto spartos matavimo sistema

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

MRO Supply


Reklama
‡ 1999–2019 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Farming Simulator 2017 Mods, FS 17 Mods
ls2017.com
„TV programa“ – tiksli
televizijos programa

www.tvprograma.lt
Lietuvos mokinių neformaliojo švietimo centras
www.lmnsc.lt
Buhalterijos kursai, apskaitos kursai, vadovų apskaitos kursai
www.apskaitakiekvienam.lt
Lietuvių kalba informacinėse technologijose
www.likit.lt
Lyderystės mokymai, mokymai vadovams, vadovų mokymai
www.tripleo.lt
Mokslo ir technologijų pasaulis – naujienos ir straipsniai
www.technologijos.lt
Farming Simulator 2019 Mods, FS19 Tractors, FS19 Maps
farmingsimulator19mods.fr
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
LTV.LT – geriausių lietuviškų tinklalapių katalogas
www.ltv.lt/technologijos/
FS19 Mods, FS17 Mods, FS15 Mods
www.farming2015mods.com
Mokslo populiarinimo projektas „Mokslas verslui ir visuomenei“
www.mokslasplius.lt
Reklama


Reklama