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1，散粒噪聲的介紹
2，散粒噪聲的概述
3，高斯白噪聲中的散粒噪聲和熱噪聲每個(gè)頻率出現(xiàn)有先后順序還是同時(shí)出
4，CCD的噪音可歸納為那三類
5，答疑解惑 CCD相機(jī)的五大噪聲有哪些
6，CCD噪聲分類

1，散粒噪聲的介紹

散粒噪聲（shot noise)通信設(shè)備中的有源器件(如電真空管）中，由于電子發(fā)射不均勻性所引起的噪聲。又稱散彈噪聲。

散粒噪聲的介紹

2，散粒噪聲的概述

散粒效應(yīng)噪聲是Schottky于1918年研究此類噪聲時(shí),用子彈射入靶子時(shí)所產(chǎn)生的噪聲命名的。因此,它又稱為散彈噪聲或顆粒噪聲。在電化學(xué)研究中,當(dāng)電流流過被測(cè)體系時(shí),如果被測(cè)體系的局部平衡仍沒有被破壞,此時(shí)被測(cè)體系的散粒效應(yīng)噪聲可以忽略不計(jì)。散粒噪聲是由形成電流的載流子的分散性造成的，在大多數(shù)半導(dǎo)體器件中，它是主要的噪聲來源。在低頻和中頻下，散粒噪聲與頻率無關(guān)（白噪聲），高頻時(shí)，散粒噪聲譜變得與頻率有關(guān)。散粒噪聲有白噪聲的特性，其電流均方值與電子電荷量q、總的直流電流Idc和帶寬delt(f)成正比關(guān)系：I^2=2*q*Idc*delt(f)。

散粒噪聲的概述

3，高斯白噪聲中的散粒噪聲和熱噪聲每個(gè)頻率出現(xiàn)有先后順序還是同時(shí)出

高斯白噪聲中的散粒噪聲和熱噪聲每個(gè)頻率出現(xiàn)沒有有先后順序是隨機(jī)的，要是有先后順序就不是白噪聲了。

白噪聲，就是說頻譜為一常數(shù)；也就是說，其協(xié)方差函數(shù)在delay=0時(shí)不為0，在delay不等于0時(shí)值為零；換句話說，樣本點(diǎn)互不相關(guān)。所以，“白”與“不白”是和分布沒有關(guān)系的。當(dāng)隨機(jī)的從高斯分布中獲取采樣值時(shí)，采樣點(diǎn)所組成的隨機(jī)過程就是“高斯白噪聲”；同理，當(dāng)隨機(jī)的從均勻分布中獲取采樣值時(shí)，采樣點(diǎn)所組成的隨機(jī)過程就是“均勻白噪聲”。那么，是否有“非白的高斯”噪聲呢？答案是肯定的，這就是”高斯色噪聲“。這種噪聲其分布是高斯的，但是它的頻譜不是一個(gè)常數(shù)，或者說，對(duì)高斯信號(hào)采樣的時(shí)候不是隨機(jī)采樣的，而是按照某種規(guī)律來采樣的。白噪聲應(yīng)該是自相關(guān)函數(shù)在delay=0時(shí)不為0，在delay不等于0時(shí)值為零。如果要說協(xié)方差函數(shù)，那么應(yīng)該加個(gè)條件：零均值。

高斯白噪聲中的散粒噪聲和熱噪聲每個(gè)頻率出現(xiàn)有先后順序還是同時(shí)出

4，CCD的噪音可歸納為那三類

ＣＣＤ的噪聲歸納起來主要有三類：散粒噪聲、熱噪聲及轉(zhuǎn)移噪聲。１．散粒噪聲散粒噪聲主要表現(xiàn)為微觀粒子的不確定性，光注入光敏區(qū)產(chǎn)生信號(hào)電荷的過程可看作獨(dú)立、均勻、連續(xù)發(fā)生的隨機(jī)過程。單位時(shí)間內(nèi)光產(chǎn)生的信號(hào) 電荷數(shù)目并非絕對(duì)不變，而是在一個(gè)平均值上作微小的波動(dòng)，這一微小的起伏便形成散粒噪聲。散粒噪聲不會(huì)限制器件的動(dòng)態(tài)范圍，但是它決定了一個(gè) 攝像器件的噪聲極限值，特別當(dāng)攝像器件在低照度、低反差條件下應(yīng)用時(shí)，由于采用了一切可能的措施降低各種噪聲，散粒噪聲便成為主要的噪聲源。２．熱噪聲（ＫＴＣ噪聲）它是信號(hào)電荷注入及檢出時(shí)引進(jìn)的。信號(hào)電荷注入回路及信號(hào)電荷檢出時(shí)的復(fù)位回路均可等效為ＲＣ回路，由于電阻Ｒ的存在，就產(chǎn)生了電阻熱噪聲。３．轉(zhuǎn)移噪聲轉(zhuǎn)移損失及界面態(tài)俘獲是引起轉(zhuǎn)移噪聲的根本原因。轉(zhuǎn)移噪聲具有ＣＣＤ噪聲所獨(dú)有的兩個(gè)特點(diǎn)：積累性和相關(guān)性。所謂積累性，是指轉(zhuǎn)移噪聲是在轉(zhuǎn)移過程中逐次積累起來的，轉(zhuǎn)移噪聲的均方值與轉(zhuǎn)移次數(shù)成正比。所謂相關(guān)性，是指相鄰電荷包的轉(zhuǎn)移噪聲是相關(guān)的。

5，答疑解惑 CCD相機(jī)的五大噪聲有哪些

美國(guó)TEO從多年從事攝像機(jī)的研發(fā)總結(jié)了以下幾點(diǎn)影響CCD的噪聲；1、光子噪聲：此種噪聲是由光子的性質(zhì)決定的，通常在低照度攝像時(shí)會(huì)比較嚴(yán)重。2、散粒噪聲：散粒噪聲與頻率無關(guān)，在所有頻率范圍內(nèi)有均勻的功率分布。在低照度、低反差條件下，當(dāng)其他噪聲被各種方法抑制后，散粒噪聲將成為CCD的主要噪聲，并決定了器件的極限噪聲水平。3、轉(zhuǎn)移噪聲：CCD中的電荷未進(jìn)行完全轉(zhuǎn)移，一部分電荷殘留在里面，后來成為電荷包的噪聲干擾。引起轉(zhuǎn)移噪聲的根本原因是轉(zhuǎn)移損失、界面態(tài)俘獲和體態(tài)俘獲。4、暗電流噪聲：暗電流分為擴(kuò)散暗電流和表面暗電流。擴(kuò)散暗電流產(chǎn)生于CCD的導(dǎo)電溝道區(qū)域，其擴(kuò)散長(zhǎng)度越短，暗電流越大，表面暗電流是指一個(gè)電子能夠在熱激發(fā)下從界面態(tài)越跳到導(dǎo)帶，形成自由電子后又被勢(shì)阱當(dāng)做暗點(diǎn)和收集起來形成了電流。這種電流即使在無光的情況下也存在。

1、光子噪聲；2、散粒噪聲；3、轉(zhuǎn)移噪聲；4、暗電流噪聲；5、電荷轉(zhuǎn)移噪聲。

6，CCD噪聲分類

CCD的噪聲主要來自兩個(gè)方面，一個(gè)是CCD器件本身所固有的噪聲，如暗電流噪聲、電荷轉(zhuǎn)移噪聲、信號(hào)起伏噪聲、復(fù)位噪聲、水平時(shí)鐘串?dāng)_等，再一個(gè)就是CCD工作過程中的各種噪聲干擾，即隨機(jī)噪聲。如KTC噪聲和1/f噪聲。　　CCD中噪聲的主要類別　　1 散粒噪聲　　光注入CCD光敏區(qū)產(chǎn)生信號(hào)電荷的過程可看作獨(dú)立、均勻、連續(xù)發(fā)生的隨機(jī)過程。單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)電荷數(shù)目并非絕對(duì)不變，而是在一個(gè)平均值上作微小的波動(dòng)。這一微小的起伏便形成散粒噪聲。散粒噪聲一個(gè)重要的特性是與頻率無關(guān)，在很寬的頻率范圍內(nèi)都有均勻的功率分辨，通常又稱為白噪聲。散粒噪聲功率等于信號(hào)幅度，故散粒噪聲不會(huì)限制CCD器件的動(dòng)態(tài)范圍，但是它決定了CCD的噪聲極限值，特別是當(dāng)CCD在低光照、低反差下應(yīng)用時(shí)，由于采取了一切可能的措施降低各種噪聲，光子散粒噪聲便成為主要的噪聲源。目前高質(zhì)量的CCD攝像器件在冷卻條件下工作，其噪聲等值電子數(shù)只有10個(gè)左右，如果光生信號(hào)電子為l個(gè)，那就是說暗電流等帶來的熱噪聲和電子元件本身的噪聲已經(jīng)降到散粒噪聲水平?！　? 暗電流噪聲　　源于構(gòu)成CCD傳感器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料硅的內(nèi)部由于發(fā)熱導(dǎo)致的電荷數(shù)量統(tǒng)計(jì)波動(dòng)，盡管發(fā)熱生成的電荷獨(dú)立于光感應(yīng)信號(hào)，但這種信號(hào)與CCD傳感器的溫度卻高度相關(guān)。在給定的CCD傳感器溫度條件下，熱電荷的生成速率通常被稱之為暗電流。CCD暗電流產(chǎn)生的噪聲可以分為兩部分，其一是由耗盡層熱激發(fā)產(chǎn)生，這是一種隨機(jī)過程，可用泊松分布描述；其二是暗電流產(chǎn)生的復(fù)合(產(chǎn)生中心非均勻分布)，特別是在某些單元位置上缺陷密集，而形成暗電流尖峰。由于器件工作時(shí)各個(gè)信號(hào)電荷包的積分地點(diǎn)不同，讀出路徑也不同，這些暗電流尖峰對(duì)各個(gè)電荷包貢獻(xiàn)的電荷量不等，于是造成很大的背景起伏，這就是常見的CCD噪聲的起因。如在天文觀察應(yīng)用中，CCD器件工作在低照度、長(zhǎng)時(shí)間積分狀態(tài)，這時(shí)暗電流噪聲便是起限制作用的因素。因此，器件必須工作在致冷狀態(tài)，如果從室溫冷卻至液氮溫度，硅中暗電流可以減小三個(gè)數(shù)量級(jí)，此時(shí)暗電流引起的噪聲將不是重要的限制因素了?！　∷械腃CD傳感器都會(huì)受到暗電流的影響，它的存在限制了器件的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。由于熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的暗電流噪聲的大小與溫度的關(guān)系極為密切，溫度每增加5℃～6℃，暗電流將增加到原來的兩倍。它還與電荷包在勢(shì)阱中存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，存儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)，暗電流噪聲越大。在弱信號(hào)條件下，CCD采用長(zhǎng)時(shí)間積分的方法進(jìn)行觀測(cè),暗電流將是主要的影響因素。　　另外，在CCD陣列中,局部晶格缺陷或雜質(zhì)的存在還可造成暗電流尖峰。隨著摻雜濃度增大，離表面距離越近,電場(chǎng)強(qiáng)度就越大。在最接近表面處，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大，暗電流峰值就越容易出現(xiàn)。暗電流峰值會(huì)給圖像背景造成很大漲落?！　? 轉(zhuǎn)移噪聲　　CCD轉(zhuǎn)移噪聲產(chǎn)生的原因有：轉(zhuǎn)移損失引起的噪聲，界面態(tài)俘獲引起的噪聲和體態(tài)俘獲引起的噪聲。采用浮置柵放大器能夠得到更低的噪聲值，因?yàn)樗軌虮苊鈴?fù)位噪聲，而且檢測(cè)端總電容很小，KTC噪聲小。不過，在CCD中應(yīng)用浮置柵放大器受到限制。輸出結(jié)構(gòu)采用分布浮置柵放大器，噪聲最小。它的主要噪聲是輸入MOSFET噪聲，而浮置柵放大器本身引入的噪聲是很低的?！　CD器件的固定模式噪聲可以通過數(shù)字信號(hào)處理消除，所以我們更多的是評(píng)估CCD相機(jī)的隨機(jī)噪聲。　　4 光子噪聲　　光子發(fā)射是隨機(jī)的,因此,勢(shì)阱收集光信號(hào)電荷也是一個(gè)隨機(jī)過程,這就構(gòu)成了一種噪聲源,它是由光子的性質(zhì)決定的。這種噪聲在低照度攝像時(shí)會(huì)較嚴(yán)重?！　? 肥零噪聲　　肥零，即采用肥零電荷填充勢(shì)阱位置，使信號(hào)電荷可以通過雜亂無章的區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)移，分為光學(xué)肥零和電子肥零。其產(chǎn)生的噪聲分為光學(xué)肥零噪聲和電子肥零噪聲，光學(xué)肥零噪聲由所使用的CCD的偏置光的大小決定,電子肥零噪聲由電子注入肥零機(jī)構(gòu)決定?！　? 輸出噪聲　　CCD信號(hào)的輸出是通過浮置電容將CCD的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的電壓，并多采用浮置擴(kuò)散型電容輸出,其原理如圖1所示。T1是復(fù)位開關(guān),其漏極接至復(fù)位電平；T2是浮置擴(kuò)散放大器,實(shí)際上是一個(gè)電壓跟隨器；D是電荷包收集二極管,工作于反偏電壓狀態(tài)下；CS是浮置擴(kuò)散電容,用來存儲(chǔ)電荷。　　目前，測(cè)量CCD系統(tǒng)的噪聲性能一般采用遮光測(cè)量法和三維噪聲測(cè)量法。遮光測(cè)量法不能進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)量，也不能反映CCD相機(jī)在實(shí)際使用環(huán)境下的噪聲。三維噪聲測(cè)量法不能在成像時(shí)測(cè)量成像系統(tǒng)的噪聲，入射光的非均勻性是該方法產(chǎn)生誤差的主要原因，因此這種方法對(duì)測(cè)量環(huán)境有嚴(yán)格的要求。

美國(guó)teo從多年從事攝像機(jī)的研發(fā)總結(jié)了以下幾點(diǎn)影響ccd的噪聲；1、光子噪聲：此種噪聲是由光子的性質(zhì)決定的，通常在低照度攝像時(shí)會(huì)比較嚴(yán)重。2、散粒噪聲：散粒噪聲與頻率無關(guān)，在所有頻率范圍內(nèi)有均勻的功率分布。在低照度、低反差條件下，當(dāng)其他噪聲被各種方法抑制后，散粒噪聲將成為ccd的主要噪聲，并決定了器件的極限噪聲水平。3、轉(zhuǎn)移噪聲：ccd中的電荷未進(jìn)行完全轉(zhuǎn)移，一部分電荷殘留在里面，后來成為電荷包的噪聲干擾。引起轉(zhuǎn)移噪聲的根本原因是轉(zhuǎn)移損失、界面態(tài)俘獲和體態(tài)俘獲。4、暗電流噪聲：暗電流分為擴(kuò)散暗電流和表面暗電流。擴(kuò)散暗電流產(chǎn)生于ccd的導(dǎo)電溝道區(qū)域，其擴(kuò)散長(zhǎng)度越短，暗電流越大，表面暗電流是指一個(gè)電子能夠在熱激發(fā)下從界面態(tài)越跳到導(dǎo)帶，形成自由電子后又被勢(shì)阱當(dāng)做暗點(diǎn)和收集起來形成了電流。這種電流即使在無光的情況下也存在。