14位10MHzCCD/CIS信號(hào)處理器

Burr-Brown公司的VSP3100是一款工作在+5V單電源的完整的CCD/CIS圖像處理器。這種完整的圖像處理器包含處理CCD（電荷耦合器件）信號(hào)的3個(gè)相關(guān)雙取樣器（CDS）和可編程增益放大器（PGA）（見(jiàn)圖1）。3個(gè)通道輸入（RINP——紅色通道模擬輸入，GINP——綠色通道模擬輸入，BINP——蘭色通道模擬輸入）也為接觸圖像傳感器（CIS）提供輸入。

VSP3100主要特性有：

·集成了3個(gè)相關(guān)雙取樣器

·可選擇的工作模式（1通道、3通道，10Msps，CCD/CIS模式）

·0dB～13dB可編程增益放大器

·正常/多路分解輸出模式選擇

·±400mV補(bǔ)償控制范圍

·450mW低功率

工作模式

VSP3100有4種工作模式：1通道CCD，1通道CIS，3通道CCD和3通道CIS。

在此說(shuō)明3通道CCD模式和3通道CIS模式。

3通道CCD模式

在此模式，VSP3100可同時(shí)處理3路輸出CCD信號(hào)。CCD信號(hào)由AC耦合到RINP、GINP和BINP輸入。CLP（箝位使能）信號(hào)激勵(lì)內(nèi)部偏置電路，以把這些輸入箝位到適當(dāng)?shù)碾妷?，使?nèi)部CDS電路能正確地工作。VSP3100輸入可以用DC耦合輸入，這需要把電平變換到合適的直流電壓值。

CDS電路對(duì)輸入的CCD信號(hào)取出兩個(gè)取樣值。在CK1（取樣參考時(shí)鐘）下降沿取出CCD的復(fù)位信號(hào)，而在CK2（取樣數(shù)據(jù)時(shí)鐘）下降沿取出CCD信息。然后，這兩個(gè)取樣值由CDS作相減操作并以存儲(chǔ)的結(jié)果做為CDS的輸出。

在此模式下，用3個(gè)CDS同時(shí)處理3個(gè)輸入。每個(gè)通道由一個(gè)10位補(bǔ)償DAC（范圍-400mV～+400mV）構(gòu)成。3到1模擬集成器（MUX）位于CDS和高性能14位A/D轉(zhuǎn)換器之間。CDS的輸出集成器連到A/D變換器，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。模擬MUX在CK2下降沿時(shí)進(jìn)行切換，并可通過(guò)編程設(shè)置Red、Green和Blue通道之間的操作。當(dāng)配置寄存器（見(jiàn)表1）的D6置位到“0”時(shí)，MUX時(shí)序是Red>Green>Blue。當(dāng)配置寄存器D6置位到“1”時(shí)，MUX時(shí)序是Blue>Green>Red。MUX在CK1下降沿復(fù)位。在Red>Green>Blue時(shí)序中，MUX復(fù)位到“R”；在Blue>Red時(shí)序中，它復(fù)位到“B”。

表1 配置寄存器設(shè)計(jì)

VSP3100有兩種輸出模式：

1） 正常模式（配置寄存器的D7置位到“0”）

2） 多路分解輸出模式（配置寄存器DY置位到“1”）

在正常模式，VSP3100經(jīng)B0（引腳25）——B13（引腳38）同時(shí)輸出14位數(shù)據(jù)。在多路分解輸出模式，VSP3100在ADCCK（A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的時(shí)鐘）“HIGH”周期的上升沿經(jīng)B6（引腳31）——B13（引腳38）輸出高字節(jié)（高8位），然后在ADCCK下降沿經(jīng)B8（引腳33）——B13（引腳38）輸出低字節(jié)（低6位）。

在此模式下，VSP3100工作如同3通道的取樣器和數(shù)字化器。此模式與CCD模式不一樣，對(duì)于每個(gè)輸入，VSP3100僅在CK1下降風(fēng)吹草動(dòng)取一個(gè)樣。由于只取一個(gè)樣，所以在此模式工作時(shí)CK2接地。大多數(shù)情況下，輸入信號(hào)是DC耦合的。VSP3100輸入允許差分輸入。以Red通道為例，RINP是CIS的輸入信號(hào)，而INN（基準(zhǔn)輸入）是CIS共同的基準(zhǔn)信號(hào)輸入。對(duì)于Green通道與Blue通道，情況是一樣的。

在此模式，3個(gè)CDS變?yōu)镃IS（作用如同取樣和保持）來(lái)同時(shí)處理3個(gè)輸入。每個(gè)通道由10位補(bǔ)償DAC（范圍-400mV～+400mV）構(gòu)成。一個(gè)3到1的模擬MUX位于CIS和高性能14位A/D變換器之間。CIS輸出經(jīng)集成器連接到A/D變換器，以便數(shù)字化。模擬MUX在CK2下降沿進(jìn)行切換，并可通過(guò)編程設(shè)置Red,Green和Blue通道之間的循環(huán)操作。當(dāng)配置寄存器D6置位到“0”時(shí)，MUX時(shí)序是Red>Green>Blue。當(dāng)配置寄存器D6置位到“1”時(shí)，MUX時(shí)序是Blue>Green>Red。MUX在CX1下降沿復(fù)位。在Red>Green>Blue時(shí)序情況下，MUX復(fù)位到“B”。

VSP3100允許兩種輸出模式：

1）正常模式（配置寄存器D7置位到“0”）

2）多路分解輸出模式（配置寄存器D7置位到“1”）

數(shù)字輸出

VSP3100數(shù)字輸出設(shè)計(jì)成與高速TTL和CMOS邏輯系列兼容。數(shù)字輸出的驅(qū)動(dòng)級(jí)通過(guò)分離的電源引腳VDRV（引腳41）供電，此引腳不連接到模擬電源引腳（VCC）。調(diào)節(jié)VDRV的電壓，數(shù)字輸出電平將相應(yīng)變化。因此，工作在+5V模擬電源的VSP3100可以同時(shí)將其數(shù)字輸出連接到3V邏輯電路。

對(duì)VSP3100編程

VSP3100由3個(gè)CCD/CIS通道和1個(gè)14位A/D組成。每個(gè)通道（Red,Green和Blue）具有它自己的10位補(bǔ)償和5位增益可調(diào)寄存器，它們都可由用戶編程。另外可用片上的8位配置寄存器編程設(shè)置不同的工作模式。這些片上寄存器列于表2。

表2 片上寄存器

可用下面兩種編程模式來(lái)訪問(wèn)這些寄存器：

（1） 并行編程模式，用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出引腳，數(shù)據(jù)總線分配為D0～D9（引腳25～34）、地址總線分配為A0～A2（引腳35～37）。它可以進(jìn)行讀和寫操作。但不能用于多路分解模式。

（2） 串行編程模式，使用單行端口、串行數(shù)據(jù)（SD）、串行移位時(shí)鐘（SCLK）和宇航局信號(hào)（WRT）。在串行編程模式中，只可寫操作，禁止通過(guò)串行端口的讀操作。VSP3100電路連接示于圖2。

表3 串行和并行端口存取模式

串行、并行模式的選擇見(jiàn)表3。