时序脉冲产生电路设计方法驱动时序是一组周期性的，关系比较复杂的时序脉冲信号，而且具有特定的电压电平，它是直接影响转换效率，信噪比等光电转换特性的一个重要因素。精确的驱动时序是器件正常稳定工作的保证，所以如何设计出可靠的驱动时序电路，就成为应用的关键问题之一[9]。

1.4本课题需要研究的工作

以前采用数字逻辑电路来设计线阵CCD驱动电路，由于采用多个计数器、触发器和门电路，电路复杂，抗干扰能力差，而且时序较难配合，不易调试。如果采用CPLD/FPGA驱动方法产生驱动信号，系统用同一时钟对这4路驱动信号进行控制，以保证相互之间的确定时间关系，然后使用分频器对时钟脉冲分频以产生各路驱动信号所需的波形，产生CCD所需的驱动信号就方便得多。 该系统的设计采用Altera公司的QUARTUSII开发系统。QUARTUII开发系统是一种全集成化的可编程逻辑设计环境，它支持硬件描述语言(VHDL)、状态图和原理图三种输入方式，执行编译、逻辑综合、仿真以及编程等功能。设计过程包括4个阶段：设计输入、设计实现、设计验证和器件编程。整个流程是一个输入、实现、验证的递归过程，直到设计正确和完整。

本论文需要用VHDL语言模拟CCD的驱动电路，再用QUARTUSII进行时序的仿真，以验证所模拟时序的正确。

2  CCD探测器简介

CCD是于1969年由美国贝尔实验室（Bell Labs）的维拉·波义耳(Willard S. Boyle）和乔治·史密斯（George.E. Smith）所发明的。它的基本结构是一种密排的 MOS (Metal Oxide Semiconductor) 电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，从而完成从光信号到电信号的转换[10]。

    CCD经历了以下发展历程

1、HAD感测器

HAD(HOLE-ACCUMULATION DIODE)传感器[2]是在N型基板，P型，N+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是SONY独特的构造。由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。另外，在N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其领先使用在可变速电子快门产品中，在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。

2、ON-CHIP MICRO LENS

80年代后期，因为CCD中每一像素的缩小，将使得受光面积减少，感度也将变低。为改善这个问题，索尼在每一感光二极管前装上微小镜片，使用微小镜片后，感光面积不再因为感测器的开口面积而决定，而是以微小镜片的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率，也使感亮度因此大幅提升。论文网

3、SUPER HAD CCD

进入90年代后期以来，CCD的单位面积也越来越小，1989年开发的微小镜片技术，已经无法再提升感亮度，如果将CCD组件内部放大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在CCD技术的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发将镜片的形状最优化技术，即索尼SUPERHAD CCD技术。基本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这也为日前的CCD基本技术奠定了基础。

4、NEW STRUCTURE CCD

在摄影机的光学镜头的光圈F值不断的提升下，进入到摄影机内的斜光就越来越多，使得入射到CCD组件的光无法百分之百的被聚焦到感测器上，而CCD感测器的感度将会降低。1998年索尼公司为改善这个问题，将彩色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。加上这层镜片后可以改善内部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。而且同时将硅基板和电极间的绝缘层薄膜化，让会造成垂直CCD画面杂讯的讯号不会进入，使SMEAR特性改善。