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基于LUPA4000的面阵CMOS图像传感器成像系统研究

2020-12-01阅读(754)

基于LUPA4000的面阵CMOS图像传感器成像系统研究

论文摘要

随着CMOS成像技术不断发展和完善,CMOS图像传感器具有低成本、简单的数字接口、高速率等特点而得到广泛应用,尤其是在遥感相机、星敏感器等空间探测领域。本文通过对Cypress公司生产的CMOS图像传感器进行研究,掌握以其为核心的驱动电路的开发方法,对我国今后相应的航天设备的设计工作有很大帮助。本论文主要研究以下几个方面的内容:首先是CMOS图像传感器的发展历史、性能特点、工作原理,并对CMOS和CCD进行了比较;然后以Cypress公司的LUPA4000图像传感器为核心,阐述了Cypress公司生产的LUPA4000这款面阵的CMOS图像传感器的结构、原理和性能。以及分析其工作时序,用VHDL语言在CPLD上实现了传感器的时序设计。系统的硬件部分具体实现时,采用了前端图像传感器和后端控制的分离设计,PCB采用四层板的制板结构,利用低压差稳压器实现对CMOS图像传感器的稳定供电,使系统具有高集成度、稳定性和灵活性的特点。实验证明,该系统工作稳定,功耗低,采集到的图像效果较好。本文最后提出了该系统的不足之处和改进方法。本系统的设计对于其他同类系统具有一定的借鉴意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 引言
  • §1.1 国外相关领域的发展概况
  • §1.2 国内相关领域的发展状况
  • §1.3 本论文的研究意义和组织结构
  • 第二章 面阵CMOS图像传感器简介
  • §2.1 CMOS图像传感器的发展
  • §2.2 APS与PPS结构与性能比较
  • §2.3 CMOS图像传感器的工作原理
  • §2.4 CMOS图像传感器的工作流程
  • §2.5 CMOS图像传感器与CCD的比较
  • §2.6 CMOS图像传感器的性能指标
  • 第三章 CMOS图像传感器LUPA4000
  • §3.1 LUPA4000的主要特点
  • §3.2 LUPA4000的具体结构
  • §3.2.1 芯片结构
  • §3.2.2 基于6T的像素单元结构
  • §3.3 LUPA4000的工作原理
  • §3.3.1 LUPA4000的工作模式
  • §3.3.2 LUPA4000的积分时序
  • §3.3.3 LUPA4000的读出时序
  • §3.3.4 AD转换器的时序
  • §3.3.5 SPI的时序
  • 第四章 LUPA4000的时序设计
  • §4.1 CPLD的发展与原理结构
  • §4.2 有限状态机
  • §4.3 LUPA4000驱动时序的状态机设计
  • §4.4 LUPA4000时序设计以及仿真
  • §4.4.1 Quartus II相关简介
  • §4.4.2 LUPA4000时序设计思想以及仿真
  • 第五章 LUPA4000的硬件电路设计
  • §5.1 总体方案
  • §5.2 前端成像部分
  • §5.3 后端传输模块
  • §5.4 电源供电模块
  • §5.4.1 LDO相关介绍
  • §5.4.2 LUPA4000供电模块
  • 第六章 实验过程及结果
  • §6.1 实验设备与电路板调试
  • §6.2 实验结果分析
  • §6.3 总结与展望
  • 参考文献
  • 发表文章目录
  • 致谢
  • 附录

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