面阵CCD传感器在现代电子信息技能中被广泛使用于电视、多媒体技能及医疗电子设备。本文介绍的全帧读出型面阵CCD传感器是一种特别类型的传感器，它与一般运用的面阵CCD，如帧搬运型、行间搬运型和帧行搬运型的作业原理有所不同，不存在搬运区或暂存区，这使得全帧读出型CCD在读出时不能“暴光”，在“暴光”时不能读出。因而这种CCD要求光源有必要是闪耀的。尽管它对光源的要求比一般的CCD要特别，但它具有一个非常重要的特色，便是其体积小，能够微型化，合适使用在医用及工业电子内窥镜中。
1 全帧读出型面阵CCD
全帧读出型面阵CCD光电传感器没有笔直移位寄存器，也没有图画暂存区，使有用感光面积比帧搬运型、行间搬运型及帧行搬运型结构的CCD大，但这也使其有必要要求闪耀光源照明。全帧读出型面阵CCD的结构如图1所示。
CCD的光敏单元在光照时刻内进行光电转化，各单元随光照强度不同堆集电荷量亦不同。在无光照期间，各光敏单元信号顺次被读出。读出时，面阵中的各行信号均向下一行移动，在最下行的信号移出光灵敏区后进入水平移位寄存器。这时将水平移位寄存器中的信号顺次移出即可供显现及处理。按上述办法，将各行信号顺次移出后，再进行曝光，再移出，这样就能够得到一帧一帧的接连的图画信号。
2 微型面阵CCD-TC221
TC221是TI公司出产的一种微型全帧读出型面阵CCD。它的图画感光区对角线为2.4mm，有用像素为190（H）×190（V），每个像素单元面积为9μm×9μm，外封装后的对角线尺度约为4.1mm。因为它的体积小，驱动信号少，很便于使用在医用及工业用电子内窥镜中。TC221动态规模很大、灵敏度高、噪声低，并能够经过防“开花”脉冲完成防“开花”操控。其驱动信号简略，并内置自复位电路和参阅电压源，便于操控。别的，TC221自带黑参阅电平，便于视频处理时进行黑电平钳位。TC221的功用框图如图2所示。
TC221包含四个功用区：（ａ）感光区；（ｂ）水平串行移位寄存器；（ｃ）灵敏结点；（ｄ）低噪声跟从器及扩大器。TC221的驱动信号比较简略，只
有ABG、IAG、SRG三个信号，其引脚如图3所示。其间ABG为防“开花”门脉冲输入，“开花”操控是经过在“暴光”期间进步CCD势阱深度来避免光敏单元间的溢出，然后到达其防“开花”的作用；IAG为感光区域操控门脉冲输入，用来操控在CCD读出期间的行移出，在每个脉冲到来时各单元行向下移动一行，移到串行移位寄存器中的那一行将被读出；SRG为串行移位寄存器操控门脉冲输入，在每一行移入到串行移位寄存器后操控其间的数据串行移出。这三个驱动信号的幅值都比较高，要求的时序如图4所示。管脚中ADB为电源输入，SUB为接地，输出信号在OUT管脚处得到，各信号的幅值及频率要求如表1所示。
图5给出了CCD外围驱动电路规划原理图， 其间SN28846、TMS3473是TI公司专为其CCD器材规划的驱动芯片。SN28846为串行移位驱动芯片，用来发生串行移位寄存器的操控脉冲，它在CCD和时钟发生器之间供给了一个接口，接纳来自时钟发生器的TTL电平时钟信号并向CCD输出如图4中所示的SRG信号。TMS3473用来驱动感光区行移出门，它接纳来自时钟发生器的TTL电平时钟信号并向CCD输出如图4中所示的IAG信号。AD810是带宽为70MHz的运算扩大器，与其外围其它元件构成加法器，将来自时钟发生器的三路信号组合，输出如图4所示的ABG信号。时钟发生器采用了FPGA，它发生一系列45.5MHz的TTL电平的时钟信号及脉冲信号，为整个电路供给时刻基准。
TC221面阵CCD的输出信号是一个负极性的峰包脉冲信号，每个光敏单元对应一个峰包。图6所示为用数字归纳示波器HP54645D测得的CCD输出实践波形。图6给出的CCD输出信号，经运算扩大器扩大，并将直流电平滤掉，即可供后端处理及视频编码并送至显现。
本文介绍的全帧读出型面阵CCD-TC221和其他几种类型的面阵CCD比较有其共同的优胜性。在咱们的实践使用及开发中，也证明了它的可靠性及优胜功能。在要求体积约束的环境中，例如在工业勘探及医学确诊中，全帧型微型CCD图画传感器都有很好的使用远景。
