CCD 信号处理的相关采样

    CCD 信号处理，重要的话题就是相关双采样 (CDS)。该术语指的是在两个不同时刻重复采样波形的过程，每对样本用于产生单个数据点。
    相关双采样的好处是降噪。您可以将其视为差分信号的一种形式：我们不是从同一电压信号的互补版本中减去一个电压信号，而是暂时划分单端波形并从第二个瞬时电压中减去一个瞬时电压。

    在 CCD 波形的情况下，采集两个瞬时电压，一个捕获参考（又称复位）电平，另一个捕获数据电平：

    降噪
    与差分信号一样，相关双采样是一种降低噪声的强大方法，因为当从一个电压中减去另一个电压时，任何影响参考电平和数据电平的噪声源都将被消除。
    CCD 信号中的主要噪声源称为 kTC 噪声，它是与电容相关的热噪声。kTC 噪声幅度在给定像素的参考部分和数据部分期间是相同的，因此通过相关双采样将其消除。
    一般来说，CDS 衰减噪声源的功效取决于带宽，换句话说，取决于噪声信号变化的速度。个样本与第二个样本之间存在一定的时间间隔，如果噪声信号的值在此期间发生显着变化，则噪声不会通过减法去除。
    CCD 会产生相关双采样无法消除的高频噪声，但该技术可减少低频噪声的影响，例如闪烁（AKA 1/f）噪声、缓慢的电源变化和热漂移。
    实现相关双采样

    “采样”一词可能会让您想到模数转换，就好像 CDS 是通过采集两个 ADC 采样来实现的。然而，CCD 系统在模拟领域执行这种双重采样。电路实现有多种；下面显示的内容很简单，有助于说明一般概念。

    该电路由两个采样保持 (S/H) 块和一个差分放大器组成。采样保持操作捕获某一特定时刻的信号电压电平，然后保持该值。

    基本的 S/H 解决方案只是一个带有 FET 的电容器，该 FET 将电容器与输入信号分开：

    采样控制脉冲会打开 FET，并允许电容器充电至输入电压。只要电容器的另一个端子连接到高阻抗节点，就不会发生明显的放电，因此电容器上的电压保持（几乎）恒定足够长的时间，以执行所需的任何其他信号处理任务。
    通过集成专用采样保持 IC 可以实现更高的性能（或至少减少设计工作量）。一些示例包括 Texas Instruments 的 LFx98x 系列、Analog Devices 的 SMP04 以及 Maxim 的 DS1843。
    在CDS电路中，一个S/H块在t参考处触发（即，在像素波形的参考电平部分期间的某个时刻），另一个在t数据处触发（即，在数据期间的某个时刻）。 - 级部分）。然后，差分放大器从参考电平中减去数据电平，并产生单个输出电压，以供进一步处理。