第四章 系統設備及光學架構
4.1 4.2 4.3 4.4
4.2 CIS線影像感測器驅動電路
4.2.1 驅動電路之設計
驅動電路,完全是因應此單色線感測器之規格而設計。由表2.3及表2.4可得知,此感測器隻觸發頻率應為、單線掃描頻率為。其所需之電壓輸入由表2.4可知有5V及-12V此二種規格。
一般的方波產生器之設計圖4.5如所示[20]
圖 4.5 一般方波產生器電路
假設濟納二極體之順向導通電壓為、逆向導通電壓為,
並令=+、β=。
若接觸此電路時=,則此時=且必在減小中,而當之電壓降至時,取其時刻為則=,則下一瞬間即將比小而即將變成,即時,=,而=且=。其等效電路如圖4.6(a)所示。
圖 4.6(a) 充電狀態之等效電路
此時之“+”端比“-”端高,而使維持在直到又被充電至時才會變化,將此時間視為,則=
解得 (4.1)
此時由往充電。
圖4.6(b) 充電週期示意圖
若將充電至時視為“新的0秒”則,則下一瞬間將比大,則之“-”端將比“+”端高,即將變成,即時,而且。其等效電路如圖4.6(c)所示。
圖4.6(c) 放電狀態之等效電路
此時之“-”端比“+”端高而使維持在一直到放電至時才會變化,將此階段時間視為,則
解得 (4.2)
此時由往放電。
圖4.6(d) 放電週期示意圖
週期若欲改變及之寬度,可利用圖4.7(a)所示之改良電路由(1)(2)可得新週期方程式,即可得以下之波形圖(如圖4.7(b)所示)。
(4.3)
(4.4)
得週期 (4.5)
圖4.7(a) 有duty
cycle比之改良電路
圖4.7(b) 有duty
cycle比之週期示意圖
在掃描觸發頻率上,一開始設計電路之方向定在一正半波及負半波有一定其工作循環(duty
cycle)比率為1:3125的狀態下之方波產生器上。故設計一通用方波產生器以產生duty
cycle比為1:3125之觸發電路。其設計如圖4.8(a)所示。
圖4.8(a) 觸發電路設計圖
在驅動頻率CLK方面,其驅動頻率為且duty
cycle比為1:4之方波電路,意即要設計一週期為,正半波時間為,負半波時間為之方波。其設計電路圖如圖4.8(b)所示。
圖4.8(b) CLK電路設計圖
但是在實際電路設計上,發現了若干問題。茲將電路設計時所遇到之問題、狀況序列如下:
- 觸發頻率高,一般OP無法勝任
- 一般二極體不能適應高頻狀況下之工作狀態
- 輸入雜訊跟輸出雜訊之干擾會造成影響
- 陶瓷電容、電解質電容應用於此電路,在高頻工作狀態下工作仍屬不穩
由此結果可看出,最重要的問題仍在於所使用之元件配備無法適應高頻動作。故接下來的設計方向需朝向尋找能匹配此規格要求之高頻元件。
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