Switching CCD đã được đề xuất bởi các tác giả vào thiết kế ISIS. Nó được đặt tại nơi giao của hai CCD tại điểm cuối của một CCD lưu trữ và của một đoạn của một kênh đọc dọc VCCD cho một pixel như Hình 3.5.
Collection gate (CL)
Input gate (IN) A3
Anti-blooming
Drain gate Readout
HCCD Channel TG H4H3H2 H1 H4H3 H2 H1 H4H3H2 H1 B4 A1 B2 A3 B4 B2 A3 B4 A1 B2 A3 B4 A1 B2 TD H4 H3 H2 H1 H4H3H2H1
1
Hình 3. 5. Nguyên lý hoạt động của ISIS
54
Cách thức hoạt động của ISIS bao gồm ba giai đoạn chính:
Ởchế độ chụp, các electrons (A1, A2, A3, A4) được lưu trữ tại memory CCD. Switch hoạt động như một cổng đóng mở. Tại chế độ này switch được đóng, các electron nằm trên memory CCD.
Kết thúc chế độ chụp, Switch được kích hoạt bới mức điện áp cao và mở cho các electrons dịch chuyển từ memory CCD xuống VCCD. Đây là pha readout , hoạt động này diễn ra đến khi memory CCD trở nên trống rỗng.
Tiếp đến các electron chuyển xuống HCCD; theo Hình 3.5 các electrons trong HCCD được quy ước là H1, H2, H3, H4. Chúng tạo thành một phần tử HCCD (HCCD element). HCCD elements được khuếch đại tín hiệu trước khi đi ra ngoài cảm biến.
Mô hình chuyển đổi CCD là một tiêu chuẩn 4 giai đoạn (4-phase), yêu cầu 4 dây metal song song để tăng tốc độ truyền [7]. Kỹ thuật truyền này được áp dụng cho hầu hết các giai đoạn chuyển dịch hay lưu trữ electrons bên trong ISIS. .
Hình 3. 6 Hoạt động của linear CCD trong kĩ thuật truyền four-phase
Lược đồ này chỉ yêu cầu thêm hai dây metal trên đường đọc ra theo chiều dọc VCCD của sự chuyển đổi 4 giai đoạn (4-phase transfer), như được giải thích ở Hình 3.5. Việc lưu trữ CCD tuyến tính được hoạt động với một thiết lập của 4 điện cực A1, A2, A3 và A4; trong khi việc đọc ra theo chiều dọc VCCD với A1, B2, A3 và
55
B4. Hai trong bốn điện cực A1 và A3 làm việc chung cùng nhau, và hai điện cực bổ sung B2 và B4 được đặt trên đường đọc ra theo chiều dọc VCCD thay vì A2 và A4.
Mô hình điện áp chuyển đổi cho A1 và A3 tương tự như việc chuyển giao bốn giai đoạn chuẩn. Khi mẫu điện áp cho A2 và A4 (hoặc B2 và B4) cũng giống như những tiêu chuẩn, chi phí các gói đơn giản được chuyển đổi (Hình 3.6a).
Nếu điện áp của A2 (hoặc B2) được cố định ở mức cao và của A4 (hoặc B4) ở mức thấp, A4(B4) hoạt động như một cổng khóa và A2(B2) như một cổng dự trữ và
chi phí gói dữ liệu được lưu giữ bên dướihoặc (hoặc hoặc ) luân phiên (Hình 3.6b). Do đó, không có B1 và B3, bộ
lưu trữ CCD tuyến tính và đường đọc ra dọc VCCD hoạt động độc lập hoặc như là chuyển đổi CCD hoặc lưu trữ CCD.