Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 [ 183 ] 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

стве случаев приборы с переносом заряда выполняют функцию линии задержки аналоговых сигналов. Получаемые времена за-держки лежат в диапазоне примерно от 25 мкс (512-каскадный прибор) до почти 100 мс. Время задержки можно очень точно ре-гулировать за счет изменения частоты синхронизации. Прецизионное управление временем задержки - одно из основных преимуществ, отличающих ППЗ от ультразвуковых линий за-держки.

В ультразвуковых линиях задержки аналоговый сигнал при помощи пьезоэлектрического преобразователя преобразуется в звуковую волну и пропускается через какую-либо подходящую среду, например через кварцевый стержень, а затем снова преобразуется в электрический сигнал вторым пьезоэлектрическим преобразователем. Причем в отличие от ППЗ результирующее время задержки регулироваться не может.

И ПЗС и ПЗС типа «пожарная цепочка» можно использовать в большинстве схем фильтрации аналоговых сигналов, гребенчатых, рекурсивных и трансверсальных фильтрах. Еще одна область применения ППЗ, связанная с фильтрацией, - корреляторы аналоговых сигналов. С помощью ППЗ получают разнообразные зпу-ковые эффекты: реверберацию, эхо, вибрато, тремоло и эффект хора, осуществляют сжатие и растяжение полосы речевого сигнала и кодирование голоса.

Приборы с переносом заряда можно использовать в качестве аналоговой динамической памяти или сдвиговых регистров для обеспечения временного хранения аналогового сигнала. Это наиболее эффективно в быстродействующих системах звукозаписи и видеозаписи на магнитную ленту с временной коррекцией. В системах видеозаписи для временного хранения одной строки видеосигнала ППЗ используют для обеспечения компенсации «выпадения» видеосигнала. Если произошла частичная или полная потеря сигнала в пределах одной строки записанного на магнитную ленту телевизионного сигнала, то вместо нее используют предыдущую строку, при этом результирующее влияние на телевизионное изображение почти незаметно.

Приборы с переносом заряда также можно использовать в качестве сдвиговых регистров (как типа последовательный вход/параллельный выход, так и параллельный вход/последовательный выход) для мультиплексирования, демультиплексирования и кодирования аналоговых сигналов.

Еще одной областью применения ППЗ являются ультразвуковые системы. При включении на пути сигнала линейки ППЗ времена задержки включения входных электрических сигналов для матрицы ультразвуковых преобразователей будут иметь различные значения, при этом ультразвуковые преобразователи становятся фазированной решеткой, у которой диаграмма направлен-



ности, направление и фокусировка излучения электрически управляются за счет изменения времен задержки ППЗ.

Важная область применения ППЗ - линейные и двумерные датчики изображения. В линейных датчиках изображения фотоэлектроны, которые вырабатываются матрицей светочувствительных элементов небольшой площади, например фотодиодов, переносятся на расположенную рядом матрицу ППЗ. Матрица ППЗ работает как аналоговый сдвиговый регистр с параллельным входом и последовательным выходом. Пакеты фотоэлектронов после переноса в параллельном виде в ППЗ могут под управлением синхроимпульсов в последовательном виде выдаваться из матрицы ППЗ. Таким образом, выходной сигнал не что иное, как представленное в последовательном виде изображение вдоль линейки светочувствительных элементов.

Двумерные датчики изображения работают точно так же. Параллельной матрицей светочувствительных элементов генери-зуются фотоэлектроны, которые переносятся в соседнюю матрицу 1ПЗ, вы.нолняющую функцию сдвигового регистра с параллельным входом и последовательным выходом. Затем пакеты фотоэлектронов выдаются построчно из этой матрицы ППЗ при помощи другого сдвигового регистра с параллельным входом и последовательным выходом.

8.16. Оптоэлектронные ИС

Область оптоэлектроники очень обширна, и подробное изучение всех ее аспектов выходит далеко за рамки данной книги. Поэтому ограничимся лишь кратким рассмотрением нескольких наиболее важных оптоэлектронных ИС и связанных с ними дискретных устройств.

Фотодиоды и фотодиодные матрицы. Фотодиод - это диод на основе рп-перехода, причем подавляющая часть поверхности этого перехода металлизацией не покрывается, а в корпусе предусмотрено прозрачное «окно», что позволяет потоку света (фотонам) падать на полупроводник. Поглощаемые полупроводником фотоны вызывают генерацию свободных электронов и дырок, которые «собираются» рл-переходом и приводят к существенному увеличению обратного тока через диод. В рт-фотодиоде используется р*пп*- (или прр*) структура, которая при определенном смещении, необходимом для полного истощения слаболегированного п- (или р-) эпитаксиального слоя, имеет очень небольшую емкость. Это позволяет достичь очень высокого быстродействия. Лавинные фотодиоды смещены в область лавинного пробоя достаточно близко к напряжению пробоя. Процесс лавинного размножения позволяет получить очень высокий коэффициент усиления по току.



Фототранзистор представляет собой сочетание фотодиода ц транзистора на одном кристалле кремния. В этом случае фототек вырабатываемый фотодиодом, умножается на коэффициент пе редачи по току транзистора. Фототранзистор Дарлингтона - со-четание фотодиода и двух транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона. Схема Дарлингтона позволяет получить очень высокий коэффициент передачи по току, на который умножается фототек, вырабатываемый фотодиодом.

Светодиоды. Светоизлучающне диоды (СИД) - это диоды, выполненные на основе соединений, включающих два или три элемента III-V групп периодической системы элементов, таких, как GaAs, GaAlAs и GaAsP. При смещении р/г-перехода в прямом направлении через него будут протекать электроны и дырки. После пересечения электронами и дырками рл-перехода они становятся неосновными носителями, а последующая рекомбинация этих неосновных носителей с основными носителями по обе стороны перехода вызывает эмиссию фотонов. Кремний не подходит для СИД, поскольку процесс рекомбинации электронов и дырок в нем не вызывает излучения, вырабатывается в основном тепло, а не свет.

Оптроны. Это простая гибридная ИС, в которой конструктивно объединены СИД и фотодиод или фототранзистор. Свет, испускаемый СИД, воспринимается фотодиодом или фототранзистором, что обеспечивает одностороннюю оптическую связь сигнала между входом и выходом с очень высокой степенью электрической изоляции.

Щелевые и отражающие модули оптической связи. Это специальные типы онтронов, в которых оптическая связь либо разрывается (щелевые модули), либо устанавливается (отражающие модули). (Эти устройства также называют оптическим прерывателем, так как пара СИД-фотодиод, разделенная прорезью («щелью»), разрывает оптическую связь при попадании в прорезь непрозрачного материала, и индикатором отраженного света, так как он устанавливает оптическую связь через отражающую поверхность, если ее расположить вблизи этого индикатора. - Перев.)

Эти устройства находят широкое применение в областях связи и управления.

Датчики изображения. Эти ИС представляют собой линейную или двумерную матрицу фоточувствительных элементов, расположенных на общей кремниевой подложке. В качестве фоточувствительных элементов могут использоваться фотодиоды или емкостные МОП-фотоэлементы. С помощью аналоговых или цифровых сдвиговых регистров производится электронное сканирование по этой матрице для получения выходного видеосигнала. Аналоговый сдвиговый регистр может быть выполнен на ПЗС



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 [ 183 ] 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193