模拟图像信号处理（采样，减法等运算）

量子隧道

诚心请教 。以前在坛里吹水，现在要搞正经事情了。
帮人看电路的毛病。这个电路，是个CCD感光器件的像素值处理电路。
每个像素值，包含时间上先后两个台阶，见下图上半部分的时序部分，第一个台阶是参考电平，第二个台阶是像素值（表示光强）。
因为CCD和电路之间有电容，所以电平有上下浮动，所以像素值是不确定的。但是，每个像素的“参考电平-像素电平”是相对确定的。只要提取这个差值，就可以准确地提取像素值。
电路是直观的，过了电容后，做了采样保持电路，在合适的时序位置，把参考电平采到，然后与像素值做减法，将减法结果转差分，驱动ADC。

现在电路有缺陷，ADC采得的数据，信噪比只有60dB，也即千分之一的误差。希望提高到80dB，也即万分之一的误差。
这种视频和像素模拟电路，我没做过，不知道有什么坑。
矿坛里模拟电路经验丰富的大神，请问一下，需要注意哪些方面的问题。有需要的细节信息请指出，我尽量提供。
提前感谢。

MT4S301

1、照明+光学镜头（若有）+光电器件是信号链的第一级。可以增加被摄体照明吗？可以优化光学接收链路的S21吗？可以换像素尺寸更大/QE更高的CCD器件吗？

MT4S301

2、精简模拟电路。缓冲跟随器可用2sk209/JFE150单管射随搞定吗？可以用2sc2713射随搞定吗？（单管非线性严重，可在数字域做非线性函数把曝光响应补偿回线性）；模拟域必须线性的话把跟随器换成ada4898/opa211？

MT4S301

2-2、减法器差分转单端-FDOPA单端转查分也可以精简吧？直接一片FDOPA怼在缓冲后边，正脚接SH，负脚直连，逻辑控制ADC只在CCD输出像素值+FDOPA settle时间后采样

MT4S301

3、SH电路可以降噪吗？比如把二极管换成2sk209/Jfe150的栅沟结，或许漏电子噪声能变低。存储用的电容换成NP0/薄膜？

MT4S301

4、可以改信号链拓扑不？缓冲器直驱ADC，ADC另一脚接地，采样2次在数字域减法？又或SH直驱ADC负端，缓冲直驱正端？这样尽可能消除analog noise

MT4S301

忘记问SNR不足发生在什么场景。。如果强照明SNR不足换像素间一致性更好的CCD；如果中等一般照明条件就是我敲的1；如果问题在极弱光场景就是我敲的2-4（同时可换QE更高/内部读出电路早上更小的CCD）

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-9-22 19:08
忘记问SNR不足发生在什么场景。。如果强照明SNR不足换像素间一致性更好的CCD；如果中等一般照明条件就是我 ...

我手机打字经常发表时变成乱码。我已经渐渐习惯了发表前先复制一份
你的建议2很有道理。减法和转差分完全可以一个全差分OPA搞定。我下一步可以与他们讨论这么改版。
第一个和最后一个问题，改光学和光路应该搞不定了。目前是接近饱和曝光时，固定一个像素，多次读出的值之间的误差，是2mV。像素饱和值是2V。所以信噪比是60dB，这是针对单个像素的时间序列比较的，不是各个像素的比较，也不涉及曝光不足问题。btw，把CCD去掉，电路本身就是2mV的噪音 。所以确定是电路问题。
第4个问题，不用模拟减法器，先后做两次AD，数字域减法，这个方案他们说之前的版本做过。不知为啥放弃了这个方案。我回头问问细节。

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-9-22 19:55
我手机打字经常发表时变成乱码。我已经渐渐习惯了发表前先复制一份
你的建议2很有道理。减法和转差 ...

可能数字域减法损失ENOB，影响比模拟减法电路噪声严重.....？

量子隧道

MT4S301 发表于 2024-9-22 19:08
忘记问SNR不足发生在什么场景。。如果强照明SNR不足换像素间一致性更好的CCD；如果中等一般照明条件就是我 ...

我有个疑问，这个电路，不接CCD，让电路自己反复空读，读出来的序列，有2mV噪音。这个电路，是不是产生了这么大的噪音，是不应该的？也即，有故障。我总觉得，这么简单的电路，想做出大到2mV的噪音，感觉也是不容易的
电源我测过了，正负5V都非常干净，20M带宽下1，2mVpp；500M带宽下10mVpp。考虑到芯片的电源抑制比，很少有低于50，60dB的，我想，电源也应该不是噪音的来源。

xiaolaba

模擬電視機有個鉗位電路 好像這用途

MT4S301

量子隧道 发表于 2024-9-22 20:14
我有个疑问，这个电路，不接CCD，让电路自己反复空读，读出来的序列，有2mV噪音。这个电路，是不是产生了 ...

俺水平不够，猜一手RF干扰

longshort

量子隧道 发表于 2024-9-22 20:14
我有个疑问，这个电路，不接CCD，让电路自己反复空读，读出来的序列，有2mV噪音。这个电路，是不是产生了 ...

這個噪音確實有點大，會不會走綫有關係？

topskyhorse

MT4S301 发表于 2024-9-22 20:43
俺水平不够，猜一手RF干扰

很有可能，不知屏蔽做得怎样？