Như đã trình bày trên đây, nhiễu là yếu tố giới hạn cho độ phân giải trong một hệ thống CCD, nơi tiếng ồn kT/C chiếm ưu thế. Để giảm nhiễu này hệ thống hình ảnh sử dụng một mạch được gọi là một "tương quan lấy mẫu kép" (CDS). Tên gọi xuất phát từ kỹ thuật lấy mẫu gấp đôi của tín hiệu phí CCD. Mẫu đầu tiên (S1) được lấy vào cuối giai đoạn thiết lập lại. Khi công tắc thiết lập lại mở lại thay đổi băng thông nhiễu hiệu quả vì sự khác biệt lớn trong RON và ROFF của công tắc. Điều này làm nhiễu KT/C chủ yếu bị "đóng băng" trong thời điểm cuối cùng của nó. Các mẫu khác (S2) được thực hiện trong phần video của tín hiệu. Lý tưởng nhất, hai mẫu chỉ khác nhau bởi một điện áp tương ứng với các tín hiệu phụ trách chuyển giao. Đây là mức video trừ nhiễu (∆V). Các chức năng CDS sẽ loại bỏ nhiễu KT/C cũng như phần lớn 1/f và nhiễu trắng.
38
Hình 2.12. Sơ đồ khối mạch CDS
Trên đây là một sơ đồ khối của một mạch CDS. Hai mẫu và giữ khuyếch đại và một sự khác biệt bộ khuếch đại tạo nên những mẫu đôi tương quan. Các tín hiệu đến từ các CCD được áp dụng cho hai mẫu và giữ, với kết quả đầu ra của họ kết nối với bộ khuếch đại khác biệt. Biểu đồ thời gian sẽ làm rõ các hoạt động. Vào thời điểm t1, giữ mẫu & (S/H1) đi vào chế độ giữ, lấy mẫu về mức độ thiết lập lại bao gồm cả nhiễu. Điện áp này (VRESET) được áp dụng cho các phi nghịch đảo đầu vào của bộ khuếch đại khác biệt. Vào thời điểm t2, mẫu và giữ (S/H2) sẽ lấy mẫu của các cấp video, đó là VRESET –VVIDEO. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại sự khác biệt được xác định bởi phương trình VOUT = VIN+ - V IN-. Các mẫu của điện áp reset chứa nhiễu kT/C được loại bỏ bằng các phép trừ của các bộ khuếch đại khác biệt. Các kỹ thuật lấy mẫu đôi cũng làm giảm nhiễu trắng. Nhiễu trắng là một phần của điện áp đặt lại (VRESET) cũng như các biên độ video (VRESET – VVIDEO). Với giả định rằng nhiễu của mẫu thứ hai không thay đổi ngay từ giây của mẫu đầu tiên, biên độ nhiễu là giống nhau và có tương quan trong thời gian. Do đó nhiễu có thể giảm chức năng CDS.
39
Hình 2.13. Mạch triển khai tương quan lấy mẫu kép (a)
Đây là một mạch triển khai lấy mẫu kép tương quan CDS. Nó sử dụng hai mẫu SHC605 và giữ IC, hiện tại thông tin phản hồi op amp OPA658. Các SHC605 có một đầu vào khác biệt và có thể được kết nối đảo ngược hoặc không cấu hình đảo ngược. Trong thiết kế này cả hai mẫu và giữ được kết nối như bộ đệm gắn kết được, với 50Ω điện trở trong các phản hồi. S/H1 sẽ chụp một mẫu từ các mức thiết lập lại. Các mẫu khác và giữ, S/H2 lấy mẫu của tín hiệu video. Các tín hiệu đầu ra giữ đầu vào tích cực và tiêu cực của các bộ khuếch đại khác biệt A1. Chức năng của nó được mô tả bởi các phương trình VOUT = VIN+ - VIN-. Như đã trình bày trên đây, kết quả sẽ làm tín hiệu làm giảm bớt các thành phần nhiễu. Để phù hợp với tải đầu ra của hai mẫu và giữ, S/H2 chạy về điện trở 200Ω. Điều này phù hợp với tải S/H1 thấy một điện trở 402Ω vào nghịch đảo đầu vào của A1 khuếch đại. Để biết thêm chi tiết về sự khác biệt các bộ khuếch đại sử dụng một bộ khuếch đại phản hồi hiện tại và tối ưu hóa nó.
40
Hình 2.14. Mạch triển khai tương quan lấy mẫu kép (b)
Mạch này cho thấy một sự thay đổi nhẹ so với trước đó. Nó cũng sử dụng hai mẫu và giữ mạch (SHC605) để lấy hai mẫu cần thiết cho các chức năng lấy mẫu tương quan đôi. Một lần nữa, mẫu và bộ khuếch đại giữ S/H1 được đặt trong một cấu hình thống nhất. Để thực hiện chức năng trừ bây giờ, mẫu và bộ khuếch đại giữ S/H2 được sử dụng cho việc đảo ngược tín hiệu. Điều này được thực hiện bằng cấu hình nó đạt -1V/V. Bây giờ sự khác biệt các bộ khuếch đại có thể được thay thế bởi một bộ khuếch đại tổng hợp đơn giản A1. Một bộ khuếch đại phản hồi hiện tại giống như OPA658 là sự lựa chọn ưa thích cho chức năng này vì băng thông rộng của nó và sự độc lập của các băng thông đến các điện trở đầu vào .