無源像素電路

『壹』 濾波電路四種基本類型

濾波電路四種基本類型:1.有源濾波電路2.復式濾波電路3.電感濾波電路4.電容濾波電路

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。

『貳』 如何用示波器測量無源濾波電路的相移

相位的測量

利用示波器測量兩個正弦電壓之間的相位差具有實用意義，用計數器可以測量頻率和時間，但不能直接測量正弦電壓之間的相位關系。利用示波器測量相位的方法很多，下面，僅介紹幾種常用的簡單方法。

1、雙蹤法

雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩個被測電壓的波形來測量其相位關系。測量時，將相位超前的信號接入YB通道，另一個信號接入YA通道。選用YB觸發。

調節「t/div」開關，使被測波形的一個周期在水平標尺上准確地佔滿8div，這樣，一個周期的相角360°被8等分，每1div相當於45°。讀出超前波與滯後波在水平軸的差距T，按下式計算相位差φ：

φ=45°/div×T（div）

如T==1.5div ，則φ=45°/div×1.5div=67.5°

2、圖形法測相位

將示波器的X軸選擇置於X軸輸入位置，將信號u1接入示波器的Y軸輸入端，信號u2接入示波器的X軸輸入端。適當調節示波器面板上相關旋鈕，使熒光屏上顯現一個大小適宜的橢圓（在特殊情況下，可能是一個正圓或一根斜線）。

設Y軸偏轉板上的信號u1導前於X軸偏轉板上的信號u21/8周期，設u2的初相為零，即φ2=0，因此當u2為零時，u1為一個較大的值。如圖中的「0」點。此時，熒光屏上的光點也相應地位於「0」點。隨著時間的變化，u1上升，u2也上升，則熒光屏上的光點向右上方移動。

當經1/8周期後，u1、u2分別到達「1」點，此時u1到達最大值，u2為一個較大的值，熒光屏上的光點位於相應的「1」。如此繼續下去，熒光屏上的光點將描出一個順時針旋轉的橢圓。如果u1滯後於u2則形成一個逆時針旋轉的橢圓。

當然，這只有在信號頻率很低時（如幾赫茲），且在短余輝的熒光屏上便會清楚地看到熒光屏上的光點順時針或逆時針旋轉的現象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩個正弦信號電壓u1、u2相位差的不同而不同。

因此可以根據橢圓的形狀確定兩個正弦信號之間的相位差Δφ。設A是橢圓與Y軸交點的縱坐標，B是橢圓上各點坐標的最大值。由圖可見，A是對應於t=0時u1的瞬時電壓，即A=Um1sinφ1。

B是對應於u1的幅值，即B=Um1，於是A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1來表示。在實際測試中為讀數方便，常讀取2A，2B（或2C，2D），按式Δφ=arc sin（2A/2B）或Δφ=arc sin（2C/2D）來計算相位差。

如果橢圓的主軸在第1和第3象限內，則相位差在0°～90°或270°～360°之間；如果主軸在第2和第4象限內，相位差在90°～180°或180°～270°之間。

(2)無源像素電路擴展閱讀

兩個頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。這兩個頻率相同的交流電，可以是兩個交流電流，可以是兩個交流電壓，可以是兩個交流電動勢，也可以是這三種量中的任何兩個。

例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個電路的交流電流的相位差。如果電路是純電阻，那麼交流電壓和交流電流的相位差等於零。也就是說交流電壓等於零的時候，交流電流也等於零，交流電壓變到最大值的時候，交流電流也變到最大值。

這種情況叫做同相位，或者叫做同相。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等於零的，也就是說一般是不同相的，或者電壓超前於電流，或者電流超前於電壓。

加在晶體管放大器基極上的交流電壓和從集電極輸出的交流電壓，這兩者的相位差正好等於180°。這種情況叫做反相位，或者叫做反相。

簡諧運動中的相位差：如果兩個簡諧運動的頻率相等，其初相位分別是φ1，φ2。當φ2>φ1時，他們的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

此時我們常說2的相位比1超前△φ。

參考資料來源：網路-示波器

參考資料來源：網路-相位

『叄』 CMOS圖像感測器的基本原理與應用

圖像感測器一個直觀的性能指標就是對圖像的復現的能力。而象素陣列就是直接關繫到這一指標的關鍵的功能模塊。按照像素陣列單元結構的不同，可以將像素單元分為無源像素單元PPS(passive pixel schematic)，有源像素單元APS(activepixel schematic)和對數式像素單元，有源像素單元APS又可分為光敏二極體型APS、光柵型APS.
以上各種象素陣列單元各有特點，但是他們有著基本相同的工作原理。以下先介紹它們基本的工作原理，再介紹各種象素單元的特點。下圖是單個象素的示意圖。
(1)首先進入「復位狀態」,此時打開門管M.電容被充電至V,二極體處於反向狀態;
(2)然後進人「取樣狀態」.這時關閉門管M,在光照下二極體產生光電流，使電容上存貯的電荷放電，經過一個固定時間間隔後，電容C上存留的電荷量就與光照成正比例，這時就將一幅圖像攝入到了敏感元件陣列之中了;
(3)最後進入「讀出狀態」.這時再打開門管M,逐個讀取各像素中電容C上存貯的電荷電壓。
無源像素單元PPS出現得最早，自出現以來結構沒有多大變化。無源像素單元PPS結構簡單，像素填充率高，量子效率比較高，但它有兩個顯著的缺點。一是，它的讀出雜訊比較大，其典型值為20個電子，而商業用的CCD級技術晶元其讀出雜訊典型值為20個電子。二，隨著像素個數的增加，讀出速率加快，於是讀出雜訊變大。
光敏二極體型APS量子效率比較高，由於採用了新的消噪技術，輸出圖形信號質量比以前有許多提高，讀出雜訊一般為75~100個電子，此種結構的C3&適合於中低檔的應用場合。
在光柵型APS結構中，固定圖形雜訊得到了抑制。其讀出雜訊為10~20個電子。但它的工藝比較復雜，嚴格說並不能算完全的CMOS工藝。由於多晶硅覆蓋層的引入，使其量子效率比較低，尤其對藍光更是如此。就目前看來，其整體性能優勢並不十分突出。 3.1雜訊
這是影響CMOS感測器性能的首要問題。這種雜訊包括固定圖形雜訊FPN(Fixed pattern noise)、暗電流雜訊、熱雜訊等。固定圖形雜訊產生的原因是一束同樣的光照射到兩個不同的象素上產生的輸出信號不完全相同。雜訊正是這樣被引入的。對付固定圖形雜訊可以應用雙采樣或相關雙采樣技術。具體地說來有點像在設計模擬放大器時引入差分對來抑制共模雜訊。雙采樣是先讀出光照產生的電荷積分信號，暫存然後對象素單元進行復位，再讀取此象素單元地輸出信號。兩者相減得出圖像信號。兩種采樣均能有效抑制固定圖形雜訊。另外，相關雙采樣需要臨時存儲單元，隨著象素地增加，存儲單元也要增加。
3.2暗電流
物理器件不可能是理想的，如同亞閾值效應一樣，由於雜質、受熱等其他原因的影響，即使沒有光照射到象素，象素單元也會產生電荷，這些電荷產生了暗電流。暗電流與光照產生的電荷很難進行區分。暗電流在像素陣列各處也不完全相同，它會導致固定圖形雜訊。對於含有積分功能的像素單元來說，暗電流所造成的固定圖形雜訊與積分時間成正比。暗電流的產生也是一個隨機過程，它是散彈雜訊的一個來源。因此，熱雜訊元件所產生的暗電流大小等於像素單元中的暗電流電子數的平方根。當長時間的積分單元被採用時，這種類型的雜訊就變成了影響圖像信號質量的主要因素，對於昏暗物體，長時間的積分是必要的，並且像素單元電容容量是有限的，於是暗電流電子的積累限制了積分的最長時間。
為減少暗電流對圖像信號的影響，首先可以採取降溫手段。但是，僅對晶元降溫是遠遠不夠的，由暗電流產生的固定圖形雜訊不能完全通過雙采樣克服。採用的有效的方法是從已獲得的圖像信號中減去參考暗電流信號。
3.3象素的飽和與溢出模糊
類似於放大器由於線性區的范圍有限而存在一個輸入上限，對於CMOS圖像感測晶元來說，它也有一個輸入的上限。輸入光信號若超過此上限，像素單元將飽和而不能進行光電轉換。對於含有積分功能的像素單元來說，此上限由光電子積分單元的容量大小決定：對於不含積分功能的像素單元，該上限由流過光電二極體或三極體的最大電流決定。在輸入光信號飽和時，溢出模糊就發生了。溢出模糊是由於像素單元的光電子飽和進而流出到鄰近的像素單元上。溢出模糊反映到圖像上就是一片特別亮的區域。這有些類似於照片上的曝光過度。溢出模糊可通過在像素單元內加入自動泄放管來克服，泄放管可以有效地將過剩電荷排出。但是，這只是限制了溢出，卻不能使象素能真實還原出圖像了。 據市場調研公司Cahners In-stat Group預測，未來幾年內，基於CMOS圖像感測器的影像產品將達到50%以上，也就是說，到時CMOS圖像感測器將取代CCD而成為市場的主流。可見，CMOS攝像機的市場前景非常廣闊.
今後幾年，全球CMOS圖像感測器銷售量將迅速增加，並將在許多數字圖像應用領域向傳統的CCD發起沖擊。這是因為CMOS圖像感測器件具有兩大優點：一是價格比CCD器件低15%~25%;二是其晶元的結構可方便地與其它硅基元器件集成，從而可有效地降低整個系統的成本。盡管過去CMOS圖像感測器的圖像質量比CCD差且解析度低，然而經過迅速改進，已不斷逼近CCD的技術水平，這種感測器件已廣泛應用於對解析度要求較低的數字相機、電子玩具、電視會議和保安系統的攝像結構中。
日本Nintendo有限公司推出的採用CMOS圖像感測器的低解析度數字相機，上市頭兩個月，銷售量就達100萬台。三菱公司、摩托羅拉、惠普、東芝和Intel公司也緊接著上市該類產品。 1.數碼相機
人們使用膠卷照相機已經上百年了，20世紀80年代以來，人們利用高新技術，發展了不用膠卷的CCD數碼相機。使傳統的膠卷照相機產生了根本的變化。電可寫可控的廉價FLASH ROM的出現，以及低功耗、低價位的CMOS攝像頭的問世。為數碼相機打開了新的局面，數碼相機功能框圖如右下圖所示。
從圖中可以看出，數碼相機的內部裝置已經和傳統照相機完全不同了，彩色CMOS攝像頭在電子快門的控制下，攝取一幅照片存於DRAM中，然後再轉至FLASH ROM中存放起來。根據FLASH ROM的容量和圖像數據的壓縮水平，可以決定能存照片的張數。如果將ROM換成PCMCIA卡，就可以通過換卡，擴大數碼相機的容量，這就像更換膠卷一樣，將數碼相機的數字圖像信息轉存至PC機的硬碟中存貯，這就大大方便了照片的存貯、檢索、處理、編輯和傳送。
2.CMOS數字攝像機
美國Omni Vison公司推出的由OV7610型CMOS彩色數字圖像晶元和OV511型高級攝像機以及USB介面晶元所組成的USB攝像機，其解析度高達640 x 480,適用於通過通用串列匯流排傳輸的視頻系統。OV511型高級攝像機的推出，可使得PC機能以更加實時的方法獲取大量視頻信息，其壓縮晶元的壓縮比可以達到7:1,從而保證了圖像感測器到PC機的快速圖像傳輸。對於CIF圖像格式，OV511型可支持高達30幀/秒的傳輸速率、減少了低帶寬應用中通常會出現的圖像跳動現象。OV511型作為高性能的USB介面的控制器，它具有足夠的靈活性，適合包括視頻會議、視頻電子郵件、計算機多媒體和保安監控等場合應用。
3.其他領域應用
CMOS圖像感測器是一種多功能感測器，由於它兼具CCD圖像感測器的性能，因此可進入CCD的應用領域，但它又有自己獨特的優點，所以開拓了許多新的應用領域。除了上述介紹的主要應用之外，CMOS圖像感測器還可應用於數字靜態攝像機和醫用小型攝像機等。例如，心臟外科醫生可以在患者胸部安裝一個小「硅眼」,以便在手術後監視手術效果，CCD就很難實現這種應用。
4.應用於X光機市場
在牙科用X光機市場上，用於從口腔內側給1～2顆牙拍攝X光片的小型CMOS感測器在歐洲已達到實用水平，在美國也在推廣。而在從口腔外側拍攝全景X光片的X光機領域，今後仍將以CCD感測器為主。 以上從與CCD的對比開始，介紹CMOS圖像感測器器件物理層次的原理、性能、優點、不足及應對措施;之後談及了CMOS圖像感測器的市場狀況以及一些應用領域。從中可以看出，作為一種新生的半導體器件，CMOS以其自身的特點表現出了極大的優勢和潛力，這種潛力將在不久的未來進一步得到發揮。

『肆』 什麼叫有源濾波電路 什麼叫無源濾波 分別是怎樣定義的

常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。

若濾波電路元件僅由無源元件（電專阻、電容、屬電感）組成，則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。

若濾波電路不僅由無源元件，還由有源元件（雙極型管、單極型管、集成運放）組成，則稱為有源濾波電路。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。

『伍』 無源電路是什麼

無源電路就是不包含電源的電路.在工程技術上的有源和無源其意思與電路中的含義差不多,不過此時的「電源」則是廣義的,即指是否含有「電動勢」的電路.比如,在線路上,除了供電電源以外,是否包含有電動機、線圈、電容器...

『陸』 無源電路是什麼

無源電路就是不包含電源的電路。
在工程技術上的有源和無源其意思與電專路中的含義差不多，不過屬此時的「電源」則是廣義的，即指是否含有「電動勢」的電路。比如，在線路上，除了供電電源以外，是否包含有電動機、線圈、電容器等儲能元件。由於電動機、線圈、電容器等在供電電源斷開後，還存在著一定的電動勢，能夠為其它電路元件提供電能，因此包含有撫腸掂段郾燈淀犬丟華電動機、線圈、電容器等儲能元件的電路就稱為有源，若不包含則稱為無源。

『柒』 有源電路和無源電路如何區分

一、是否包含有電子器件。

凡包含有電子器件（如電子管、晶體管、集成電路等）的電路就是有源電路，而不包含這些器件只是由RCL等基礎元件組成的電路就屬於無源電路。

例如只是由RC組成的微分或積分電路就屬於無源電路，如果通過運算放大器組成的微分或積分電路就屬於有源電路，雖然其中也包含RC但是這里的微分或積分變化就不僅僅是由RC來完成，還有運算放大器這塊集成電路參加其中，是在提供電源的條件下才能完成此項功能的。

二、電路是否含有「電動勢」。

比如，在線路上，除了供電電源以外，是否包含有電動機、線圈、電容器等儲能元件。由於電動機、線圈、電容器等在供電電源斷開後，還存在著一定的電動勢，能夠為其它電路元件提供電能，因此包含有電動機、線圈、電容器等儲能元件的電路就稱為有源，若不包含則稱為無源。

三、應用情況不同

小電流在要求紋波較小時,往往採用有源電路，而大電流時採用無源電路。

(7)無源像素電路擴展閱讀：

工程領域中的有源電路和無源電路術語同電路理論中的有源電路和無源電路術語是有差別的。

這種差別源自於實際中的有源電路和無源電路同理論上的 有源電路和無源電路的差別。部分原因就是由於把工程領域中的術語與電路理論中的術語混為一談造成的。

網路-無源電路

『捌』 無源像素感測器圖像質量為什麼差

CMOS圖像感測器的研究起始於20世紀60年代末，由於當時受工藝技術的限制，直到90年代初才發展起來，至今已研製出三大類CMOS圖像感測器,即CMOS無源像素感測器(CMOS Passive Pixel Sensor簡稱CMOS-PPS)、CMOS有源像素感測器(CMOS Active Pixe lSensor簡稱CMOS-APS)和CMOS數字像素感測器(CMOS Digital Pixel Sensor簡稱CMOS-DPS)。在此基礎上又問世了CMOS視覺感測器(CMOS Visual Sensor)、CMOS應力感測器(CMOS Stress Sensor)、對數極性CMOS感測器(Log-Polar CMOS Sensor)、CMOS視網膜感測器(CMOS Retinal Sensor)、CMOS凹型感測器(CMOS Foveated Sensor)、對數變換CMOS圖像感測器(Logarithmic-Converting CMOS Image Sensor)、軌對軌CMOS有源像素感測器(Rail-to-Rail CMOS Active Pixel Sensor)、單斜率模式CMOS圖像感測器(Single Slopemode CMOS Image Sensor)和CMOS指紋圖像感測器(CMOS Fingerffing Sensor)、FoveonX3全色CMOS圖像感測器、VMISCMOS圖像感測器。

CMOS-DPS不像CMOS-PPS和CMOS-APS的模／數(A／D)轉換是在像素外進行，而是將模／數(A／D)轉換集成在每一個像素單元里，每一像素單元輸出的是數字信號，該器件的優點是高速數字讀出，無列讀出雜訊或固定圖形雜訊，工作速度更快，功耗更低。

CMOS圖像感測器具有多種讀出模式。整個陣列逐行掃描讀出是一種普通的讀出模式，這種讀出方式和CCD的讀出方式相似。窗口讀出模式是一種針對與關心窗口內像素信息進行局部讀出的模式，這種讀出模式提高了讀出效率。跳躍式讀出模式，就是如同Super CCD一樣，以降低解析度為代價，提高了讀出速率，採用每隔一個或多個像素讀出的模式。

『玖』 為什麼無源像素電路無法實現cds

無源像素電路無法實現cds的原因：
1、有源晶體管開啟電壓Vth不一致。
2、重置開關導通電阻Ron不一致。
3、由導通電阻的不一致引起熱雜訊kBTRon不一致。
4、光電二極體的暗電流Idark不一致。

『拾』 無源濾波電路和有源濾波電路各有什麼特點各適用於什麼場合

1、無源濾波電路：

1）特點：結構簡單，易於設計，通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化。

2）適用場合：通常用在功率電路中，比如直流電源整流後的濾波，或者大電流負載時採用LC（電感、電容）電路濾波。不適用於信號處理要求高的場合。

2、有源濾波電路:

1）特點：電路的組成和設計也較復雜，一般由RC網路和集成運放組成，負載不影響濾波特性，且還可以進行放大。

2）適用場合：常用於信號處理要求高的場合，且必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用。不適用於高電壓大電流的場合，只適用於信號處理。

(10)無源像素電路擴展閱讀

濾波電路工作原理：

當流過電感的電流變化時，電感線圈中產生的感應電動勢將阻止電流的變化。

當通過電感線圈的電流增大時，電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反，阻止電流的增加，同時將一部分電能轉化成磁場能存儲於電感之中；當通過電感線圈的電流減小時，自感電動勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時釋放出存儲的能量，以補償電流的減小。

因此，經電感濾波後，不但負載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑，而且整流二極體的導通角增大。