CCD 電壓非?！胺菢?biāo)準(zhǔn)”。高電平時(shí)鐘電壓通常大于我們用于 CMOS 邏輯的電壓，而低電平電壓通常延伸到地電位以下。

　　我隨機(jī)選擇了一些 CCD 數(shù)據(jù)表，為您提供一些預(yù)期的示例。如果您不明白我所說(shuō)的“幀傳輸”和“行間傳輸”的含義，請(qǐng)務(wù)必閱讀上一篇文章。

　　安森美半導(dǎo)體的 KAI-1020：這是一款行間傳輸器件，分辨率為 1000 × 1000 活動(dòng)像素?？刂齐妷悍秶鸀?–9V 至 +15V。但是，應(yīng)用于芯片的控制信號(hào)使用 5V 邏輯；內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器將邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為電荷傳輸門(mén)所需的電壓電平。

　　我想您可能會(huì)喜歡這個(gè)來(lái)自 KAI-1020 數(shù)據(jù)表的行間傳輸 CCD 的流暢 3D 表示。

　　Sony 的 ICX059CL：這是一款 752 × 582 像素、行間傳輸 CCD，適用于單色攝像機(jī)。如果我正確理解數(shù)據(jù)表，它使用 15 V 將電荷包從光電二極管傳輸?shù)酱怪币莆?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/寄存器/" target="_blank">寄存器，使用 –8.5 V 到 0 V 進(jìn)行垂直傳輸時(shí)鐘，使用 0 V 到 5 V 進(jìn)行水平傳輸。下圖傳達(dá)了該設(shè)備的整體架構(gòu)。

　　圖表取自 ICX059CL數(shù)據(jù)表。

　　Texas Instruments 的 TC281：這款 1000 × 1000 像素圖像傳感器采用幀傳輸架構(gòu)。大多數(shù)時(shí)鐘的低電平為 –10 V，高電平為 +2 V。

　　帶×符號(hào)的部分是感光像素陣列，下半部分是存儲(chǔ)陣列。該圖取自 TC281數(shù)據(jù)表。

　　讀出時(shí)鐘配置

　　讓我們回到半導(dǎo)體層面，討論如何準(zhǔn)確地說(shuō)服電荷包從像素移動(dòng)到輸出端子。我們知道，這是通過(guò)施加電壓序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電壓序列依次創(chuàng)建勢(shì)阱和勢(shì)壘序列，但事實(shí)證明，有幾種不同的方法可以創(chuàng)建必要的電勢(shì)變化。

　　四相時(shí)鐘

　　直接的方法使用四個(gè)時(shí)鐘相位。我們將詳細(xì)考慮四階段方法，然后我將簡(jiǎn)要提及其他方案。

　　如下圖所示，四相 CCD 每個(gè)像素有四個(gè)門(mén)。因此，需要施加到像素的四個(gè)不同部分的四個(gè)單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)將電荷包移動(dòng)到相鄰像素中。

　　（請(qǐng)注意，如果這是行間傳輸 CCD，我們可能會(huì)說(shuō)“移位寄存器部分”而不是“像素”，因?yàn)殡姾砂粫?huì)穿過(guò)行間傳輸架構(gòu)中的光敏區(qū)域。）

　　該過(guò)程從我們所說(shuō)的階段 1 開(kāi)始。時(shí)鐘 A 和時(shí)鐘 B 為高電平，時(shí)鐘 C 和時(shí)鐘 D 為低電平。（請(qǐng)記住，“高”意味著更高的電壓，會(huì)產(chǎn)生吸引電子的勢(shì)阱，而“低”會(huì)產(chǎn)生阻擋電子的勢(shì)壘。）

　　在繼續(xù)之前，請(qǐng)先看一下下圖，并在我們完成接下來(lái)的三個(gè)階段時(shí)參考它。

　　在階段，電荷在A門(mén)和B門(mén)下方的勢(shì)阱中積累，并且由于被C門(mén)和D門(mén)下方的勢(shì)壘阻擋而無(wú)法移動(dòng)。

　　在階段 2中，時(shí)鐘 A 變低，時(shí)鐘 C 變高。時(shí)鐘 B 和 D 不變。這會(huì)將所有電子向右移動(dòng)一步，因?yàn)楝F(xiàn)在在門(mén) B 和 C 下有一個(gè)阱，在門(mén) A 和 D 下有一個(gè)勢(shì)壘。

　　在階段 3中，時(shí)鐘 B 變低，時(shí)鐘 D 變高。我們?cè)俅螌㈦娮酉蛴彝屏艘徊?，因?yàn)楝F(xiàn)在勢(shì)阱位于門(mén) C 和 D 下方。

　　在第 4 階段，時(shí)鐘 A 變高，時(shí)鐘 C 變低?，F(xiàn)在我們有一個(gè)勢(shì)阱，從一個(gè)像素的柵極 D 延伸到下一個(gè)像素的柵極 A。

　　階段5與階段1相同。電荷完全轉(zhuǎn)移到相鄰像素，并且循環(huán)繼續(xù)。

　　三相、兩相和單相時(shí)鐘

　　四相方案的問(wèn)題是傳感器分辨率受到每個(gè)像素需要四個(gè)門(mén)的限制。我們可以通過(guò)減少電荷傳輸所需的時(shí)鐘數(shù)量來(lái)減小像素尺寸，從而提高像素密度，但為了減少時(shí)鐘數(shù)量，所施加的電壓必須變得更加復(fù)雜。

　　四相控制的替代方案是三相、偽兩相、真兩相和虛擬相（即單時(shí)鐘）控制。以上述 CCD 傳感器為例，KAI-1020 使用兩相時(shí)鐘，ICX059CL 使用四相時(shí)鐘，TC281 使用 TI 描述的“專有虛擬相位”時(shí)鐘方案。