Меню

Aps датчик что это такое

Chevrolet Captiva Клуб

Форум клуба владельцев Chevrolet Captiva

Кнопка APS на климат контроле.

Кнопка APS на климат контроле.

Сообщение Nikon_ButiC » 02 окт 2012, 19:07

Сообщение WideGold » 02 окт 2012, 20:06

Сообщение MB124 » 02 окт 2012, 22:05

Сообщение Tims » 02 окт 2012, 22:37

Сообщение Nikon_ButiC » 02 окт 2012, 22:43

Сообщение Demon » 03 окт 2012, 01:46

Сообщение Bad Boy » 03 окт 2012, 09:46

Сообщение PLAMP » 03 окт 2012, 09:49

Скорее корейцы допускают, что скотомогильник — не самое плохое место.

Сообщение Artua1985 » 26 апр 2016, 06:45

Сообщение Artua1985 » 26 апр 2016, 10:13

Сообщение Artua1985 » 17 июл 2016, 20:54

Сообщение Dizelek » 11 окт 2017, 22:12

Сообщение wintt » 12 окт 2017, 07:57

Сообщение maikl5301 » 12 окт 2017, 09:58

Сообщение Hjvfy » 12 окт 2017, 10:42

Источник

Как работает АПС автомобиля и на что она способна?

Все современные автомобили на данный момент оснащены антипробуксовочной системой. Она неоходима для обеспечения дополнительного сцепления с дорогой в случае необходимости. Благодаря этой системе повышается безопасность.

Устройство

Пробуксовка автомобиля – дело нередкое. Особенно в условиях дождя или снега, а также в слякоть. Многие считают, что это нормально, а зря. Это может обернуться печальными последствиями.

Вспомним, как автомобиль ведет себя на льду. Он начинает пробуксовывать, а управляемость теряется. Из-за этого возможен занос и все вытекающие последствия. АПС необходим для того, чтобы уменьшить риск таких последствий. Система считывает, как ведут себя колеса. Если какое-то из них прокручивает, то она автоматически уменьшает пробуксовку за счет небольшого торможения.

Однако должным образом эта система будет работать только в случае, если в автомобиле исправен АБС и ЕСП, а также он оснащен электронной педалью газа.

Таким образом, антипробуксовочная система способна:

1. Уменьшать или увеличивать давление в тормозной системе;

2. В датчик дроссельной заслонки подавать сигнал для уменьшения крутящего момента;

3. Частично блокировать дифференциал;

4. Применить сразу несколько пунктов для повышения эффективности.

Многие производители устанавливают разные системы. В общих чертах их функционал одинаковый, но он может отличаться. Во многом это зависит от программирования.

Преимущества

Антипробуксовочная система имеет целый ряд преимуществ, а именно:

1. Сохранение шин на долгий период, так как пробуксовок почти нет;

2. Безопасность на более высоком уровне, особенно в зимний период;

3. Ресурс мотора увеличивается;

4. Из-за того, что обороты двигателя иногда снижаются, топлива расходуется меньше;

5. Управляемость становится лучше, становится легче предугадать поведение автомобиля.

Вывод

АПС – это нужная технология. Однако и она не сможет полностью обеспечить безопасное вождение, поэтому надеется только на нее не стоит. Эта система является лишь помощником. Если статья была для Вас полезна, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал.

Источник

Датчик с активным пикселем — Active-pixel sensor

Датчик с активным пикселем ( APS ) — это датчик изображения, в котором каждая единичная ячейка пиксельного датчика имеет фотодетектор (обычно закрепленный фотодиод ) и один или несколько активных транзисторов . В датчике с активным пикселем металл-оксид-полупроводник (МОП) полевые МОП-транзисторы (МОП-транзисторы) используются в качестве усилителей . Существуют различные типы APS, включая ранний NMOS APS и гораздо более распространенный дополнительный MOS (CMOS) APS, также известный как датчик CMOS , который широко используется в технологиях цифровых камер, таких как камеры сотовых телефонов , веб-камеры , самые современные цифровые карманные фотоаппараты, большинство цифровых однообъективных зеркальных фотоаппаратов (DSLR) и беззеркальные фотоаппараты со сменными объективами (MILC). КМОП-датчики появились как альтернатива датчикам изображения на основе устройств с зарядовой связью (ПЗС) и в конечном итоге превзошли их по продажам к середине 2000-х годов.

Термин «активный пиксельный датчик» также используется для обозначения самого отдельного пиксельного датчика, в отличие от датчика изображения. В этом случае датчик изображения иногда называют формирователем изображения с активным пиксельным датчиком или датчиком изображения с активным пикселем .

СОДЕРЖАНИЕ

История

При исследовании технологии металл-оксид-полупроводник (МОП) Уиллард Бойл и Джордж Э. Смит поняли, что электрический заряд может храниться на крошечном МОП-конденсаторе , который стал основным строительным блоком устройства с зарядовой связью (ПЗС), которое они изобрели в 1969 году. Проблема с технологией ПЗС заключалась в том, что она требовала почти идеальной передачи заряда, что, по словам Эрика Фоссума , «делает их излучение« мягким », трудным для использования в условиях низкой освещенности, трудным для производства в больших объемах. размеры массивов, трудно интегрировать с на чипе электроники , трудно использовать при низких температурах, трудно использовать при высокой частоте кадров , и трудно изготовить в не кремний «материалах , которые расширяют ответ длины волны.

В RCA Laboratories группа исследователей, в которую входили Пол К. Веймер , В.С. Пайк и Г. Садасив, в 1969 году предложила твердотельный датчик изображения со схемами сканирования с использованием тонкопленочных транзисторов (TFT) с фотопроводящей пленкой, используемой для фотодетектора . Низкое разрешение « в основном цифровой» N-канальный МОП — транзистор (n — МОП) формирования изображения с интром-пиксельным усилением, для оптической мыши приложения, было продемонстрировано Richard F. Лион в 1981 г. Другого типа технологии датчик изображения , который связан с APS представляет собой гибридную матрицу инфракрасной фокальной плоскости (IRFPA), предназначенную для работы при криогенных температурах в инфракрасном спектре . Устройства представляют собой два чипа, которые собраны вместе, как сэндвич: один чип содержит элементы детектора, изготовленные из InGaAs или HgCdTe , а другой чип обычно сделан из кремния и используется для считывания показаний фотодетекторов. Точная дата происхождения этих устройств засекречена, но они использовались к середине 1980-х годов.

Ключевым элементом современного CMOS-датчика является фиксированный фотодиод (PPD). Он был изобретен Nobukazu Теранисуйте , Хиромица Шираками и Яий Исихар в NEC в 1980 году, а затем публично сообщил Тераниши и Исихар с А. Kohono, Е. К. Одой и Arai в 1982 году, с добавлением анти — цветущими структур. Закрепленный фотодиод представляет собой структуру фотодетектора с низкой задержкой , низким уровнем шума , высокой квантовой эффективностью и низким темновым током . Новая структура фотодетектора, изобретенная в NEC, получила название «прикрепленный фотодиод» (PPD) от BC Burkey в Kodak в 1984 году. В 1987 году PPD начали встраивать в большинство CCD-сенсоров, став креплением в бытовых электронных видеокамерах, а затем цифровые фотоаппараты . С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.

Пассивно-пиксельный сенсор

Предшественником APS был датчик с пассивным пикселем (PPS), тип матрицы фотодиодов (PDA). Пассивный пиксельный датчик состоит из пассивных пикселей, которые считываются без усиления , причем каждый пиксель состоит из фотодиода и переключателя MOSFET . В матрице фотодиодов пиксели содержат pn-переход , интегрированный конденсатор и полевые МОП-транзисторы в качестве селективных транзисторов . Матрица фотодиодов была предложена Г. Веклером в 1968 году, еще до появления ПЗС-матрицы. Это было основой для PPS, который имел элементы датчика изображения с транзисторами выбора в пикселях, предложенный Питером Дж. У. Ноблом в 1968 году и Саввасом Г. Чемберленом в 1969 году.

Читайте также:  Датчик температуры двигателя калина 2 8 клапанный

Пассивные пиксельные сенсоры исследуются как твердотельная альтернатива устройствам визуализации на электронных лампах . Пассивный пиксельный датчик MOS использовал простой переключатель в пикселе для считывания встроенного заряда фотодиода. Пиксели были сгруппированы в двумерную структуру с проводом разрешения доступа, общим для пикселей в одной строке, и выходным проводом, общим для столбцов. В конце каждого столбца был транзистор. Пассивные пиксельные сенсоры страдали от многих ограничений, таких как высокий уровень шума , медленное считывание и отсутствие масштабируемости . Ранние фотодиодные матрицы были сложными и непрактичными, что требовало изготовления селективных транзисторов в каждом пикселе вместе со схемами мультиплексора на кристалле . Шум из фотодиодных матриц был также ограничение на производительность, так как фотодиод считывание автобус емкость приводит к увеличению уровня шума. Коррелированная двойная выборка (CDS) также не могла использоваться с матрицей фотодиодов без внешней памяти . В 1970-х годах было невозможно изготовить активные пиксельные датчики с практическим размером пикселя из-за ограниченной технологии микролитографии в то время. Поскольку процесс МОП был очень изменчивым, а характеристики МОП-транзисторов менялись со временем ( нестабильность Vth ), работа ПЗС-матрицы в области заряда была более технологичной, чем пассивные пиксельные МОП-сенсоры.

Датчик с активным пикселем

Датчик с активными пикселями состоит из активных пикселей, каждый из которых содержит один или несколько усилителей MOSFET, которые преобразуют фотогенерируемый заряд в напряжение, усиливают напряжение сигнала и уменьшают шум. Концепция устройства с активным пикселем была предложена Питером Ноблом в 1968 году. Он создал матрицы датчиков с активными усилителями считывания МОП на пиксель, по сути, в современной трехтранзисторной конфигурации: скрытая фотодиодная структура, селективный транзистор и усилитель МОП.

Концепция активного пикселя MOS была реализована как устройство модуляции заряда (CMD) компанией Olympus в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых устройств MOSFET , при этом масштабирование MOSFET достигало меньших микронных, а затем и субмикронных уровней в течение 1980-х — начала 1990-х годов. Первый MOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. Термин активный пиксельный сенсор (APS) был придуман Накамурой во время работы над сенсором CMD с активными пикселями в Olympus. Устройство формирования изображения CMD имело вертикальную структуру APS, которая увеличивает коэффициент заполнения (или уменьшает размер пикселя) за счет сохранения заряда сигнала под выходным транзистором NMOS . Вскоре последовали и другие японские полупроводниковые компании, выпустившие свои собственные активные пиксельные сенсоры в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Между 1988 и 1991 годами компания Toshiba разработала датчик «транзистор с плавающей поверхностью с двойным затвором », который имел боковую структуру APS, в которой каждый пиксель содержал фотозатвор МОП со скрытым каналом и выходной усилитель PMOS . В период с 1989 по 1992 год компания Canon разработала датчик изображения с хранением в базе (BASIS), в котором использовалась вертикальная структура APS, аналогичная датчику Olympus, но с биполярными транзисторами, а не с полевыми МОП-транзисторами.

В начале 1990-х американские компании начали разработку практических активных пиксельных МОП-сенсоров. В 1991 году компания Texas Instruments разработала датчик объемного CMD (BCMD), который был изготовлен в японском филиале компании и имел вертикальную структуру APS, аналогичную датчику Olympus CMD, но был более сложным и использовал PMOS, а не транзисторы NMOS.

CMOS сенсор

К концу 1980-х — началу 1990-х годов процесс CMOS был хорошо зарекомендовал себя как хорошо управляемый стабильный процесс производства полупроводников и был базовым процессом почти для всех логических схем и микропроцессоров . Возродилось использование сенсоров с пассивными пикселями для приложений низкоуровневой визуализации, в то время как сенсоры с активными пикселями начали использоваться для высокофункциональных приложений с низким разрешением, таких как моделирование сетчатки глаза и детекторы частиц высокой энергии. Однако ПЗС-матрицы по-прежнему имели гораздо более низкий временной шум и шум с фиксированной диаграммой направленности и были доминирующей технологией для потребительских приложений, таких как видеокамеры, а также для вещательных камер , где они вытесняли трубки видеокамер .

В 1993 году первые практические APS быть успешно изготовлены за пределами Японии был разработан в НАСА «s Лаборатории реактивного движения (JPL), который изготовил CMOS APS совместимые с ее развитие во главе с Эриком Фоссум . Он имел боковую структуру APS, аналогичную датчику Toshiba, но изготовлен с использованием КМОП, а не транзисторов PMOS. Это был первый CMOS-датчик с внутрипиксельной передачей заряда.

Фоссум, который работал в JPL, руководил разработкой датчика изображения, который использовал внутрипиксельную передачу заряда вместе с внутрипиксельным усилителем для достижения истинно коррелированной двойной дискретизации (CDS) и работы с низким временным шумом, а также встроенных схем для фиксированного -шумоподавление шаблона. Он также опубликовал в 1993 году обширную статью, в которой предсказал появление формирователей изображения APS в качестве коммерческого преемника ПЗС-матриц. Активный пиксельный сенсор (APS) был широко определен Fossum в этой статье. Он классифицировал два типа структур APS: боковой и вертикальный. Он также сделал обзор истории технологии APS, от первых датчиков APS в Японии до разработки датчика CMOS в JPL.

В 1994 году Фоссум предложил усовершенствование датчика CMOS: интеграцию закрепленного фотодиода (PPD). Датчик CMOS с технологией PPD был впервые изготовлен в 1995 году совместной командой JPL и Kodak, в которую входили Fossum вместе с PPK Lee, RC Gee, RM Guidash и TH Lee. Между 1993 и 1995 годами Лаборатория реактивного движения разработала ряд прототипов устройств, которые подтвердили ключевые особенности технологии. Несмотря на примитивность, эти устройства продемонстрировали хорошее качество изображения, высокую скорость считывания и низкое энергопотребление.

В 1995 году, разочаровавшись медленными темпами внедрения технологии, Фоссум и его тогдашняя жена доктор Сабрина Кемени стали соучредителями Photobit Corporation с целью коммерциализации технологии. Компания продолжила разработку и коммерциализацию технологии APS для ряда приложений, таких как веб-камеры, высокоскоростные камеры и камеры захвата движения, цифровая рентгенография , эндоскопические (таблеточные) камеры, цифровые однообъективные зеркальные камеры (DSLR) и камеры-телефоны. Вскоре после этого возникло множество других небольших компаний, производящих сенсоры изображений, благодаря доступности процесса CMOS, и все они быстро приняли подход с использованием сенсоров с активными пикселями.

КМОП-сенсоры Photobit нашли свое применение в веб-камерах, производимых Logitech и Intel , до того, как Photobit была куплена Micron Technology в 2001 году. На раннем рынке КМОП-сенсоров первоначально лидировали американские производители, такие как Micron и Omnivision, что позволило Соединенным Штатам на короткое время восстановить доля рынка сенсоров изображения в Японии до того, как на рынке сенсоров CMOS, в конечном итоге, доминировали Япония, Южная Корея и Китай. КМОП-сенсор с технологией PPD был усовершенствован и усовершенствован Р.М. Гуидашем в 1997 г., К. Йонемото и Х. Суми в 2000 г. и И. Иноуэ в 2003 г. Это привело к тому, что КМОП-сенсоры достигли качества изображения наравне с сенсорами ПЗС, а позже превышение ПЗС-датчиков.

Читайте также:  Датчик давления в шине haval h6

К 2000 году CMOS-датчики использовались во множестве приложений, включая недорогие камеры, камеры ПК , факс , мультимедиа , безопасность , наблюдение и видеотелефоны .

Видеоиндустрия перешла на CMOS-камеры с появлением видео высокой четкости (HD-видео), поскольку большое количество пикселей потребует значительно более высокого энергопотребления с датчиками CCD, что приведет к перегреву и разрядке батарей. В 2007 году Sony выпустила на рынок КМОП-датчики с оригинальной схемой аналого-цифрового преобразования столбца для быстрой работы с низким уровнем шума, а в 2009 году — КМОП -датчик с задней подсветкой (датчик BI), с вдвое большей чувствительностью по сравнению с обычными датчиками изображения и выходящей за рамки человеческий глаз.

КМОП-сенсоры оказали значительное культурное влияние, что привело к массовому распространению цифровых фотоаппаратов и телефонов с камерой , что способствовало росту социальных сетей и культуры селфи , а также повлияло на социальные и политические движения по всему миру. К 2007 году продажи КМОП-сенсоров с активными пикселями превысили ПЗС-сенсоры, при этом на КМОП-сенсоры в то время приходилось 54% мирового рынка сенсоров изображения. К 2012 году КМОП-сенсоры увеличили свою долю до 74% рынка. По состоянию на 2017 год на КМОП-сенсоры приходится 89% мировых продаж сенсоров изображения. В последние годы технология CMOS-сенсора распространилась на среднеформатную фотографию, при этом Phase One первой выпустила среднеформатную цифровую заднюю панель с CMOS-сенсором Sony.

В 2012 году Sony представила многослойную матрицу CMOS BI. Сейчас Fossum проводит исследования по технологии Quanta Image Sensor (QIS). QIS — это революционное изменение в способе сбора изображений камерой, изобретенной в Дартмуте. В QIS цель состоит в том, чтобы подсчитать каждый фотон, попадающий на датчик изображения, и обеспечить разрешение 1 миллиард или более специализированных фотоэлементов (называемых джотами) для каждого датчика, а также считывать битовые плоскости кратных битов сотни или тысячи раз в секунду, в результате чего в терабит / сек данных.

Бойд Фаулер из OmniVision известен своей работой в области разработки датчиков изображения CMOS. Он внес свой вклад в создание первого датчика изображения CMOS с цифровыми пикселями в 1994 году; первый научный линейный датчик изображения CMOS с одноэлектронным среднеквадратичным шумом считывания в 2003 году; первый многомегапиксельный CMOS-датчик изображения для научных исследований с одновременным высоким динамическим диапазоном (86 дБ), быстрым считыванием (100 кадров в секунду) и сверхнизким шумом чтения (1,2e-RMS) (sCMOS) в 2010 году. Он также запатентовал первый КМОП-датчик изображения для межротовой дентальной рентгенографии с обрезанными углами для большего комфорта пациента.

К концу 2010-х годов КМОП-датчики в значительной степени, если не полностью, заменили ПЗС-датчики, поскольку КМОП-датчики можно не только изготавливать на существующих линиях по производству полупроводников, что снижает затраты, но они также потребляют меньше энергии, и это лишь некоторые преимущества. ( см. ниже )

Сравнение с ПЗС-матрицами

Пиксели APS решают проблемы скорости и масштабируемости пассивного пиксельного сенсора. Как правило, они потребляют меньше энергии, чем ПЗС-матрицы, имеют меньшую задержку изображения и требуют менее специализированных производственных мощностей. В отличие от CCD, датчики APS могут совмещать в одной интегральной схеме функцию датчика изображения и функции обработки изображения . Датчики APS нашли применение во многих потребительских приложениях, особенно в телефонах с камерой . Они также использовались в других областях, включая цифровую рентгенографию , сверхвысокоскоростное получение изображений в военных целях, камеры наблюдения и оптические мыши . Производители включают Aptina Imaging (независимое дочернее предприятие Micron Technology , купившее Photobit в 2001 году), Canon , Samsung , STMicroelectronics , Toshiba , OmniVision Technologies , Sony и Foveon и другие. Датчики APS типа CMOS обычно подходят для приложений, в которых важны упаковка, управление питанием и обработка на кристалле. Датчики типа CMOS широко используются, от высококачественной цифровой фотографии до камер мобильных телефонов.

Преимущества CMOS по сравнению с CCD

Основным преимуществом датчика CMOS является то, что его производство обычно дешевле, чем датчик CCD, поскольку элементы захвата изображения и считывания изображения могут быть объединены на одной ИС, что требует более простой конструкции.

CMOS-датчик также обычно лучше контролирует цветение (то есть перетекание фотозаряда из переэкспонированного пикселя в другие близлежащие пиксели).

В трехсенсорных системах камер, которые используют отдельные датчики для разрешения красной, зеленой и синей составляющих изображения в сочетании с призмами светоделителя, три КМОП-сенсора могут быть идентичными, тогда как для большинства призм делителя требуется, чтобы один из ПЗС-сенсоров имел быть зеркальным отображением двух других, чтобы считывать изображение в совместимом порядке. В отличие от датчиков CCD, датчики CMOS имеют возможность обратной адресации сенсорных элементов. CMOS — датчик с светочувствительностью ИСА 4 миллиона существует.

Недостатки CMOS по сравнению с CCD

Поскольку CMOS-датчик обычно захватывает строку в течение примерно 1/60 или 1/50 секунды (в зависимости от частоты обновления), это может привести к эффекту « скользящего затвора », когда изображение перекошено (наклонено влево). или вправо, в зависимости от направления движения камеры или объекта). Например, при отслеживании автомобиля, движущегося на высокой скорости, автомобиль не будет искажен, но фон будет казаться наклонным. ПЗС-сенсор с кадровой передачей или КМОП-сенсор с «глобальным затвором» не имеют этой проблемы; вместо этого он сразу захватывает все изображение в хранилище кадров.

Давнее преимущество ПЗС-сенсоров заключается в их способности снимать изображения с низким уровнем шума . Благодаря усовершенствованиям в технологии CMOS, это преимущество исчезло с 2020 года, когда доступны современные CMOS-датчики, способные превзойти датчики CCD.

Активная схема в пикселях CMOS занимает некоторую область на поверхности, которая не является светочувствительной, что снижает эффективность обнаружения фотонов устройством ( датчики с задней подсветкой могут смягчить эту проблему). Но ПЗС-матрица с передачей кадров также имеет примерно половину нечувствительной области для узлов хранения кадров, поэтому относительные преимущества зависят от того, какие типы датчиков сравниваются.

Архитектура

Пиксель

Стандартный пиксель CMOS APS сегодня состоит из фотодетектора ( закрепленного фотодиода ), плавающего диффузора и так называемой ячейки 4T, состоящей из четырех транзисторов CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник ) , включая передаточный вентиль , вентиль сброса, селекторный вентиль. и считывающий транзистор «исток-повторитель». Прикрепленный фотодиод изначально использовался в ПЗС-матрице с межстрочным переносом из-за его низкого темнового тока и хорошего синего отклика, а в сочетании с передаточным затвором позволяет полностью переносить заряд от закрепленного фотодиода к плавающему диффузионному (который дополнительно подключен к затвору считывающий транзистор), устраняющий запаздывание. Использование внутрипиксельной передачи заряда может снизить уровень шума за счет использования коррелированной двойной выборки (CDS). Пиксель Noble 3T все еще иногда используется, поскольку требования к изготовлению менее сложны. Пиксель 3T содержит те же элементы, что и пиксель 4T, за исключением передаточного затвора и фотодиода. Транзистор сброса, M rst , действует как переключатель для сброса плавающей диффузии на V RST , который в этом случае представлен как затвор транзистора M sf . Когда транзистор сброса включен, фотодиод эффективно подключается к источнику питания V RST , очищая весь встроенный заряд. Поскольку транзистор сброса n-типа , пиксель работает в режиме мягкого сброса. Считывающий транзистор M sf действует как буфер (в частности, истоковый повторитель ), усилитель, который позволяет наблюдать напряжение пикселя без удаления накопленного заряда. Его источник питания V DD обычно подключается к источнику питания транзистора сброса V RST . Транзистор выбора, M sel , позволяет считывающей электронике считывать одну строку массива пикселей. Существуют и другие инновации пикселей, такие как пиксели 5T ​​и 6T. При добавлении дополнительных транзисторов возможны такие функции, как глобальный затвор, в отличие от более распространенного рольставни . Для увеличения плотности пикселей можно использовать совместно используемое считывание строк, четырех- и восьмистороннее общее считывание, а также другие архитектуры. Вариантом активного пикселя 3T является датчик Foveon X3, изобретенный Диком Мерриллом . В этом устройстве три фотодиода наложены друг на друга с использованием планарных технологий изготовления , причем каждый фотодиод имеет свою собственную схему 3Т. Каждый последующий слой действует как фильтр для слоя под ним, сдвигая спектр поглощенного света в последовательных слоях. Путем деконволюции отклика каждого многоуровневого детектора можно восстановить красный, зеленый и синий сигналы.

Читайте также:  Датчики хендай акцент 2008

Множество

Типичный двумерный массив пикселей организован в строки и столбцы. Пиксели в заданной строке разделяют линии сброса, так что за один раз сбрасывается вся строка. Линии выбора строки каждого пикселя в строке также связываются вместе. Выходные данные каждого пикселя в любом заданном столбце связаны вместе. Поскольку в данный момент времени выбирается только одна строка, конкуренция за строку вывода не возникает. Дополнительная схема усилителя обычно построена на колонке.

Размер

Размер пиксельного сенсора часто указывается по высоте и ширине, а также в оптическом формате .

Боковые и вертикальные конструкции

Существует два типа структур датчика с активными пикселями (APS): боковой и вертикальный. Эрик Фоссум определяет боковой APS следующим образом:

Боковая структура APS определяется как структура, в которой часть области пикселей используется для фотодетектирования и хранения сигнала, а другая часть используется для активного транзистора (ов). Преимущество этого подхода по сравнению с вертикально интегрированным APS состоит в том, что процесс изготовления проще и хорошо совместим с современными процессами устройств CMOS и CCD.

Fossum определяет вертикальный APS следующим образом:

Вертикальная структура APS увеличивает коэффициент заполнения (или уменьшает размер пикселя) за счет сохранения заряда сигнала под выходным транзистором.

Тонкопленочные транзисторы

Для таких приложений, как цифровое рентгеновское изображение большой площади, в архитектуре APS также могут использоваться тонкопленочные транзисторы (TFT). Однако из-за большего размера и меньшего усиления крутизны TFT по сравнению с CMOS транзисторами необходимо иметь меньше TFT на пикселях, чтобы поддерживать разрешение и качество изображения на приемлемом уровне. Было показано, что двухтранзисторная архитектура APS / PPS является многообещающей для APS с использованием TFT на аморфном кремнии . В двухтранзисторной архитектуре APS справа T AMP используется как переключаемый усилитель, интегрирующий функции M sf и M sel в трехтранзисторном APS. Это приводит к уменьшению количества транзисторов на пиксель, а также к увеличению крутизны пикселя. Здесь C pix — это емкость хранения пикселя, и она также используется для емкостной связи импульса адресации «Считывание» с затвором T AMP для переключения ВКЛ-ВЫКЛ. Такие схемы считывания пикселей лучше всего работают с детекторами на фотопроводниках с малой емкостью, такими как аморфный селен .

Варианты дизайна

Было предложено и изготовлено множество различных пиксельных дизайнов. Стандартный пиксель является наиболее распространенным, потому что он использует наименьшее количество проводов и наименьшее количество транзисторов с максимальной плотностью упаковки, возможных для активного пикселя. Важно, чтобы активная схема в пикселе занимала как можно меньше места, чтобы оставить больше места для фотоприемника. Большое количество транзисторов снижает коэффициент заполнения, то есть процент области пикселей, чувствительный к свету. Размер пикселя можно обменять на желаемые качества, такие как уменьшение шума или уменьшение задержки изображения. Шум — это мера точности, с которой можно измерить падающий свет. Задержка возникает, когда следы предыдущего кадра остаются в будущих кадрах, т. Е. Пиксель не полностью сбрасывается. Дисперсия шума напряжения в пикселе с мягким сбросом (регулируемое напряжение затвора) составляет , но запаздывание изображения и фиксированный структурный шум могут быть проблематичными. В среднеквадратичном значении электронов шум равен . V п 2 знак равно k Т / 2 C <\ Displaystyle V_ ^ <2>= kT / 2C> N е знак равно k Т C / 2 q <\ displaystyle N_ = <\ frac <\ sqrt > >>

Аппаратный сброс

Использование пикселя с помощью аппаратного сброса приводит к появлению шума Джонсона – Найквиста на фотодиоде или , но предотвращает запаздывание изображения, что иногда является желательным компромиссом. Один из способов использования аппаратного сброса — заменить M rst транзистором p-типа и инвертировать полярность сигнала RST. Наличие устройства p-типа снижает коэффициент заполнения, так как требуется дополнительное пространство между p- и n-устройствами; он также исключает возможность использования транзистора сброса в качестве стока для предотвращения переполнения, что является часто используемым преимуществом полевого транзистора сброса n-типа. Другой способ добиться полной перезагрузки с помощью полевого транзистора n-типа — это понизить напряжение V RST относительно напряжения RST во включенном состоянии. Это уменьшение может уменьшить запас по емкости или полную емкость заряда, но не влияет на коэффициент заполнения, если только V DD не будет затем проложен по отдельному проводу с его исходным напряжением. V п 2 знак равно k Т / C <\ Displaystyle V_ ^ <2>= kT / C> N е знак равно k Т C q <\ displaystyle N_ = <\ frac <\ sqrt > >>

Комбинации жесткого и мягкого сброса

Такие методы, как сброс с сбросом, сброс псевдо-вспышки и жесткий программный сброс сочетают в себе программный и аппаратный сброс. Детали этих методов различаются, но основная идея та же. Сначала выполняется полная перезагрузка, устраняющая задержку изображения. Затем выполняется мягкий сброс, вызывающий сброс с низким уровнем шума без добавления каких-либо задержек. Сброс псевдо-вспышки требует отделения V RST от V DD , в то время как два других метода добавляют более сложную схему столбца. В частности, сброс псевдо-вспышки и жесткий программный сброс добавляют транзисторы между источниками питания пикселей и фактическим V DD . Результат — меньший запас по высоте без влияния на коэффициент заполнения.

Активный сброс

Более радикальный дизайн пикселей — это пиксель с активным сбросом. Активный сброс может привести к гораздо более низкому уровню шума. Компромисс — это сложная схема сброса, а также либо гораздо больший пиксель, либо дополнительная схема на уровне столбцов.

Источник

Adblock
detector