基于TDA8783的CCD相机电路设计

    1传统的CCD相机视频处理电路

    CCD(charge coupled device)不仅具有体积小,重量轻,灵敏度高,可靠性好等优点,而且还具有很高的空间分辨率,其不仅广泛应用于安全保卫系统, 智能交通系统以及图像信息处理等领域;在卫星监控,空间遥感成像和对地观测等领域也得到了越来越多的应用。CCD 输出的信号必须进行视频处理才能为后续电路使用。其目的就是尽可能地消除各种噪声和干扰,但又不损失图像细节;并且保证在 CCD 的动态范围内图像信号随目标亮度成线性变化,同时为了便于计算机处理和大容量存储,还必须对CCD 输出信号进行数字化处理。CCD 视频处理电路是电路系统重要组成部分,直接影响 CCD 的性能。传统的 CCD 相机视频处理一般由前置放大,低通滤波,相关双采样,A/D 转换组成。其由各自独立的器件完成,具有电路复杂、调试困难、价格昂贵等缺点,而 CCD 视频处理专用芯 TDA8783 将相关双采样、可编程增益控制、暗电平补偿、ADC 模数转换等功能集成在一片芯片上,集成度高,功能强大,满足 CCD 相机朝着轻量化、小型化方向发展的需求,是我们设计 CCD 成像系统视频处理电路的首选器件。

    2 TDA8783的结构及工作原理

    2.1 TDA8783 简介

    TDA8783 这款芯片主要是针对 CCD 影像应用产品而设计的,该芯片集成了相关双采样、自动增益控制、A/D 转换等功能模块, 该芯片的特性及性能参数有:A/D 转换频率可达 40MHz,自动增益控制 (AGC) 范围可达到 4.5dB~+34.5dB, 相关双采样(CDS)带宽频率范围为 4MHz~120MHz,自动增益控制工作频率范围为 4MHz~54MHz,最低功耗为 483mW,可调参考电压的 10位模数转换器。TDA8783 集成了相关双采样电路,增益控制电路,模数转换电路,能对 CCD 信号进行有效处理。它可通过对内部的 DACs(数模转换器)设置来实现器件的各种功能。

    2.1.1 相关双采样模块及钳位控制模块

    相关双采样模块(CDS)是 TDA8783 的主要功能模块之一,它可以有效地抑制 CCD 信号中的复位噪声和电路白噪声,而且在 TDA8783 中,相关双采样带宽有一个控制电路,可以通过串口编程来实现片上 DAC(4bit)对带宽的控制,4MHz~120MHz 可调节, 这样就在采样时去除高频噪声,CDS 带宽设置 (4MHz~120MHz)与 DAC 输入代码关系如图 1(A)所示;TDA8783 中包含钳位控制电路, 通过片上 10bitDAC 来控制 ADC 的输入钳位电平 VDACOUT从 1.5 到 2.5V 之间线性变化,为 2.5V,详见图图 1(B)所杨光宏示。在有效像元间隔,CCD 输出信号的参考电平被暗电平钳位回路钳位到暗电平; 如果 CCD 输出有哑像元且哑像元有用时,哑像元钳位功能有效,哑像元无用时,可以使用暗像元钳位脉冲信号 (CLPOB) 代替哑像元钳位脉冲信号 CLPDM.CLPADC 为ADC 钳位脉冲输入信号。