无源像素电路

『壹』 滤波电路四种基本类型

滤波电路四种基本类型:1.有源滤波电路2.复式滤波电路3.电感滤波电路4.电容滤波电路

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。

『贰』 如何用示波器测量无源滤波电路的相移

相位的测量

利用示波器测量两个正弦电压之间的相位差具有实用意义，用计数器可以测量频率和时间，但不能直接测量正弦电压之间的相位关系。利用示波器测量相位的方法很多，下面，仅介绍几种常用的简单方法。

1、双踪法

双踪法是用双踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位关系。测量时，将相位超前的信号接入YB通道，另一个信号接入YA通道。选用YB触发。

调节“t/div”开关，使被测波形的一个周期在水平标尺上准确地占满8div，这样，一个周期的相角360°被8等分，每1div相当于45°。读出超前波与滞后波在水平轴的差距T，按下式计算相位差φ：

φ=45°/div×T（div）

如T==1.5div ，则φ=45°/div×1.5div=67.5°

2、图形法测相位

将示波器的X轴选择置于X轴输入位置，将信号u1接入示波器的Y轴输入端，信号u2接入示波器的X轴输入端。适当调节示波器面板上相关旋钮，使荧光屏上显现一个大小适宜的椭圆（在特殊情况下，可能是一个正圆或一根斜线）。

设Y轴偏转板上的信号u1导前于X轴偏转板上的信号u21/8周期，设u2的初相为零，即φ2=0，因此当u2为零时，u1为一个较大的值。如图中的“0”点。此时，荧光屏上的光点也相应地位于“0”点。随着时间的变化，u1上升，u2也上升，则荧光屏上的光点向右上方移动。

当经1/8周期后，u1、u2分别到达“1”点，此时u1到达最大值，u2为一个较大的值，荧光屏上的光点位于相应的“1”。如此继续下去，荧光屏上的光点将描出一个顺时针旋转的椭圆。如果u1滞后于u2则形成一个逆时针旋转的椭圆。

当然，这只有在信号频率很低时（如几赫兹），且在短余辉的荧光屏上便会清楚地看到荧光屏上的光点顺时针或逆时针旋转的现象。由上述可见椭圆的形状是随两个正弦信号电压u1、u2相位差的不同而不同。

因此可以根据椭圆的形状确定两个正弦信号之间的相位差Δφ。设A是椭圆与Y轴交点的纵坐标，B是椭圆上各点坐标的最大值。由图可见，A是对应于t=0时u1的瞬时电压，即A=Um1sinφ1。

B是对应于u1的幅值，即B=Um1，于是A/B=（Um1sinφ1）/ Um1= sinφ1来表示。在实际测试中为读数方便，常读取2A，2B（或2C，2D），按式Δφ=arc sin（2A/2B）或Δφ=arc sin（2C/2D）来计算相位差。

如果椭圆的主轴在第1和第3象限内，则相位差在0°～90°或270°～360°之间；如果主轴在第2和第4象限内，相位差在90°～180°或180°～270°之间。

(2)无源像素电路扩展阅读

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和交流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。

这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。

加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。

简谐运动中的相位差：如果两个简谐运动的频率相等，其初相位分别是φ1，φ2。当φ2>φ1时，他们的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

此时我们常说2的相位比1超前△φ。

参考资料来源：网络-示波器

参考资料来源：网络-相位

『叁』 CMOS图像传感器的基本原理与应用

图像传感器一个直观的性能指标就是对图像的复现的能力。而象素阵列就是直接关系到这一指标的关键的功能模块。按照像素阵列单元结构的不同，可以将像素单元分为无源像素单元PPS(passive pixel schematic)，有源像素单元APS(activepixel schematic)和对数式像素单元，有源像素单元APS又可分为光敏二极管型APS、光栅型APS.
以上各种象素阵列单元各有特点，但是他们有着基本相同的工作原理。以下先介绍它们基本的工作原理，再介绍各种象素单元的特点。下图是单个象素的示意图。
(1)首先进入“复位状态”,此时打开门管M.电容被充电至V,二极管处于反向状态;
(2)然后进人“取样状态”.这时关闭门管M,在光照下二极管产生光电流，使电容上存贮的电荷放电，经过一个固定时间间隔后，电容C上存留的电荷量就与光照成正比例，这时就将一幅图像摄入到了敏感元件阵列之中了;
(3)最后进入“读出状态”.这时再打开门管M,逐个读取各像素中电容C上存贮的电荷电压。
无源像素单元PPS出现得最早，自出现以来结构没有多大变化。无源像素单元PPS结构简单，像素填充率高，量子效率比较高，但它有两个显着的缺点。一是，它的读出噪声比较大，其典型值为20个电子，而商业用的CCD级技术芯片其读出噪声典型值为20个电子。二，随着像素个数的增加，读出速率加快，于是读出噪声变大。
光敏二极管型APS量子效率比较高，由于采用了新的消噪技术，输出图形信号质量比以前有许多提高，读出噪声一般为75~100个电子，此种结构的C3&适合于中低档的应用场合。
在光栅型APS结构中，固定图形噪声得到了抑制。其读出噪声为10~20个电子。但它的工艺比较复杂，严格说并不能算完全的CMOS工艺。由于多晶硅覆盖层的引入，使其量子效率比较低，尤其对蓝光更是如此。就目前看来，其整体性能优势并不十分突出。 3.1噪声
这是影响CMOS传感器性能的首要问题。这种噪声包括固定图形噪声FPN(Fixed pattern noise)、暗电流噪声、热噪声等。固定图形噪声产生的原因是一束同样的光照射到两个不同的象素上产生的输出信号不完全相同。噪声正是这样被引入的。对付固定图形噪声可以应用双采样或相关双采样技术。具体地说来有点像在设计模拟放大器时引入差分对来抑制共模噪声。双采样是先读出光照产生的电荷积分信号，暂存然后对象素单元进行复位，再读取此象素单元地输出信号。两者相减得出图像信号。两种采样均能有效抑制固定图形噪声。另外，相关双采样需要临时存储单元，随着象素地增加，存储单元也要增加。
3.2暗电流
物理器件不可能是理想的，如同亚阈值效应一样，由于杂质、受热等其他原因的影响，即使没有光照射到象素，象素单元也会产生电荷，这些电荷产生了暗电流。暗电流与光照产生的电荷很难进行区分。暗电流在像素阵列各处也不完全相同，它会导致固定图形噪声。对于含有积分功能的像素单元来说，暗电流所造成的固定图形噪声与积分时间成正比。暗电流的产生也是一个随机过程，它是散弹噪声的一个来源。因此，热噪声元件所产生的暗电流大小等于像素单元中的暗电流电子数的平方根。当长时间的积分单元被采用时，这种类型的噪声就变成了影响图像信号质量的主要因素，对于昏暗物体，长时间的积分是必要的，并且像素单元电容容量是有限的，于是暗电流电子的积累限制了积分的最长时间。
为减少暗电流对图像信号的影响，首先可以采取降温手段。但是，仅对芯片降温是远远不够的，由暗电流产生的固定图形噪声不能完全通过双采样克服。采用的有效的方法是从已获得的图像信号中减去参考暗电流信号。
3.3象素的饱和与溢出模糊
类似于放大器由于线性区的范围有限而存在一个输入上限，对于CMOS图像传感芯片来说，它也有一个输入的上限。输入光信号若超过此上限，像素单元将饱和而不能进行光电转换。对于含有积分功能的像素单元来说，此上限由光电子积分单元的容量大小决定：对于不含积分功能的像素单元，该上限由流过光电二极管或三极管的最大电流决定。在输入光信号饱和时，溢出模糊就发生了。溢出模糊是由于像素单元的光电子饱和进而流出到邻近的像素单元上。溢出模糊反映到图像上就是一片特别亮的区域。这有些类似于照片上的曝光过度。溢出模糊可通过在像素单元内加入自动泄放管来克服，泄放管可以有效地将过剩电荷排出。但是，这只是限制了溢出，却不能使象素能真实还原出图像了。 据市场调研公司Cahners In-stat Group预测，未来几年内，基于CMOS图像传感器的影像产品将达到50%以上，也就是说，到时CMOS图像传感器将取代CCD而成为市场的主流。可见，CMOS摄像机的市场前景非常广阔.
今后几年，全球CMOS图像传感器销售量将迅速增加，并将在许多数字图像应用领域向传统的CCD发起冲击。这是因为CMOS图像传感器件具有两大优点：一是价格比CCD器件低15%~25%;二是其芯片的结构可方便地与其它硅基元器件集成，从而可有效地降低整个系统的成本。尽管过去CMOS图像传感器的图像质量比CCD差且分辨率低，然而经过迅速改进，已不断逼近CCD的技术水平，这种传感器件已广泛应用于对分辨率要求较低的数字相机、电子玩具、电视会议和保安系统的摄像结构中。
日本Nintendo有限公司推出的采用CMOS图像传感器的低分辨率数字相机，上市头两个月，销售量就达100万台。三菱公司、摩托罗拉、惠普、东芝和Intel公司也紧接着上市该类产品。 1.数码相机
人们使用胶卷照相机已经上百年了，20世纪80年代以来，人们利用高新技术，发展了不用胶卷的CCD数码相机。使传统的胶卷照相机产生了根本的变化。电可写可控的廉价FLASH ROM的出现，以及低功耗、低价位的CMOS摄像头的问世。为数码相机打开了新的局面，数码相机功能框图如右下图所示。
从图中可以看出，数码相机的内部装置已经和传统照相机完全不同了，彩色CMOS摄像头在电子快门的控制下，摄取一幅照片存于DRAM中，然后再转至FLASH ROM中存放起来。根据FLASH ROM的容量和图像数据的压缩水平，可以决定能存照片的张数。如果将ROM换成PCMCIA卡，就可以通过换卡，扩大数码相机的容量，这就像更换胶卷一样，将数码相机的数字图像信息转存至PC机的硬盘中存贮，这就大大方便了照片的存贮、检索、处理、编辑和传送。
2.CMOS数字摄像机
美国Omni Vison公司推出的由OV7610型CMOS彩色数字图像芯片和OV511型高级摄像机以及USB接口芯片所组成的USB摄像机，其分辨率高达640 x 480,适用于通过通用串行总线传输的视频系统。OV511型高级摄像机的推出，可使得PC机能以更加实时的方法获取大量视频信息，其压缩芯片的压缩比可以达到7:1,从而保证了图像传感器到PC机的快速图像传输。对于CIF图像格式，OV511型可支持高达30帧/秒的传输速率、减少了低带宽应用中通常会出现的图像跳动现象。OV511型作为高性能的USB接口的控制器，它具有足够的灵活性，适合包括视频会议、视频电子邮件、计算机多媒体和保安监控等场合应用。
3.其他领域应用
CMOS图像传感器是一种多功能传感器，由于它兼具CCD图像传感器的性能，因此可进入CCD的应用领域，但它又有自己独特的优点，所以开拓了许多新的应用领域。除了上述介绍的主要应用之外，CMOS图像传感器还可应用于数字静态摄像机和医用小型摄像机等。例如，心脏外科医生可以在患者胸部安装一个小“硅眼”,以便在手术后监视手术效果，CCD就很难实现这种应用。
4.应用于X光机市场
在牙科用X光机市场上，用于从口腔内侧给1～2颗牙拍摄X光片的小型CMOS传感器在欧洲已达到实用水平，在美国也在推广。而在从口腔外侧拍摄全景X光片的X光机领域，今后仍将以CCD传感器为主。 以上从与CCD的对比开始，介绍CMOS图像传感器器件物理层次的原理、性能、优点、不足及应对措施;之后谈及了CMOS图像传感器的市场状况以及一些应用领域。从中可以看出，作为一种新生的半导体器件，CMOS以其自身的特点表现出了极大的优势和潜力，这种潜力将在不久的未来进一步得到发挥。

『肆』 什么叫有源滤波电路 什么叫无源滤波 分别是怎样定义的

常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。

若滤波电路元件仅由无源元件（电专阻、电容、属电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。

若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。

『伍』 无源电路是什么

无源电路就是不包含电源的电路.在工程技术上的有源和无源其意思与电路中的含义差不多,不过此时的“电源”则是广义的,即指是否含有“电动势”的电路.比如,在线路上,除了供电电源以外,是否包含有电动机、线圈、电容器...

『陆』 无源电路是什么

无源电路就是不包含电源的电路。
在工程技术上的有源和无源其意思与电专路中的含义差不多，不过属此时的“电源”则是广义的，即指是否含有“电动势”的电路。比如，在线路上，除了供电电源以外，是否包含有电动机、线圈、电容器等储能元件。由于电动机、线圈、电容器等在供电电源断开后，还存在着一定的电动势，能够为其它电路元件提供电能，因此包含有抚肠掂段郾灯淀犬丢华电动机、线圈、电容器等储能元件的电路就称为有源，若不包含则称为无源。

『柒』 有源电路和无源电路如何区分

一、是否包含有电子器件。

凡包含有电子器件（如电子管、晶体管、集成电路等）的电路就是有源电路，而不包含这些器件只是由RCL等基础元件组成的电路就属于无源电路。

例如只是由RC组成的微分或积分电路就属于无源电路，如果通过运算放大器组成的微分或积分电路就属于有源电路，虽然其中也包含RC但是这里的微分或积分变化就不仅仅是由RC来完成，还有运算放大器这块集成电路参加其中，是在提供电源的条件下才能完成此项功能的。

二、电路是否含有“电动势”。

比如，在线路上，除了供电电源以外，是否包含有电动机、线圈、电容器等储能元件。由于电动机、线圈、电容器等在供电电源断开后，还存在着一定的电动势，能够为其它电路元件提供电能，因此包含有电动机、线圈、电容器等储能元件的电路就称为有源，若不包含则称为无源。

三、应用情况不同

小电流在要求纹波较小时,往往采用有源电路，而大电流时采用无源电路。

(7)无源像素电路扩展阅读：

工程领域中的有源电路和无源电路术语同电路理论中的有源电路和无源电路术语是有差别的。

这种差别源自于实际中的有源电路和无源电路同理论上的 有源电路和无源电路的差别。部分原因就是由于把工程领域中的术语与电路理论中的术语混为一谈造成的。

网络-无源电路

『捌』 无源像素传感器图像质量为什么差

CMOS图像传感器的研究起始于20世纪60年代末，由于当时受工艺技术的限制，直到90年代初才发展起来，至今已研制出三大类CMOS图像传感器,即CMOS无源像素传感器(CMOS Passive Pixel Sensor简称CMOS-PPS)、CMOS有源像素传感器(CMOS Active Pixe lSensor简称CMOS-APS)和CMOS数字像素传感器(CMOS Digital Pixel Sensor简称CMOS-DPS)。在此基础上又问世了CMOS视觉传感器(CMOS Visual Sensor)、CMOS应力传感器(CMOS Stress Sensor)、对数极性CMOS传感器(Log-Polar CMOS Sensor)、CMOS视网膜传感器(CMOS Retinal Sensor)、CMOS凹型传感器(CMOS Foveated Sensor)、对数变换CMOS图像传感器(Logarithmic-Converting CMOS Image Sensor)、轨对轨CMOS有源像素传感器(Rail-to-Rail CMOS Active Pixel Sensor)、单斜率模式CMOS图像传感器(Single Slopemode CMOS Image Sensor)和CMOS指纹图像传感器(CMOS Fingerffing Sensor)、FoveonX3全色CMOS图像传感器、VMISCMOS图像传感器。

CMOS-DPS不像CMOS-PPS和CMOS-APS的模／数(A／D)转换是在像素外进行，而是将模／数(A／D)转换集成在每一个像素单元里，每一像素单元输出的是数字信号，该器件的优点是高速数字读出，无列读出噪声或固定图形噪声，工作速度更快，功耗更低。

CMOS图像传感器具有多种读出模式。整个阵列逐行扫描读出是一种普通的读出模式，这种读出方式和CCD的读出方式相似。窗口读出模式是一种针对与关心窗口内像素信息进行局部读出的模式，这种读出模式提高了读出效率。跳跃式读出模式，就是如同Super CCD一样，以降低分辨率为代价，提高了读出速率，采用每隔一个或多个像素读出的模式。

『玖』 为什么无源像素电路无法实现cds

无源像素电路无法实现cds的原因：
1、有源晶体管开启电压Vth不一致。
2、重置开关导通电阻Ron不一致。
3、由导通电阻的不一致引起热噪声kBTRon不一致。
4、光电二极管的暗电流Idark不一致。

『拾』 无源滤波电路和有源滤波电路各有什么特点各适用于什么场合

1、无源滤波电路：

1）特点：结构简单，易于设计，通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化。

2）适用场合：通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。不适用于信号处理要求高的场合。

2、有源滤波电路:

1）特点：电路的组成和设计也较复杂，一般由RC网络和集成运放组成，负载不影响滤波特性，且还可以进行放大。

2）适用场合：常用于信号处理要求高的场合，且必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用。不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。

(10)无源像素电路扩展阅读

滤波电路工作原理：

当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。

当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。

因此，经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。