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C.2 Rauschquellen im Pixelschaltkreis 152 � i 2 PD,Tot CPD uCPD gm,M2 · uCSample gm,M1 · uCPD gds,M1 + 1 RK gds,M1 + 1 RK uM1 CHold uCHold Abbildung 73: Verkürztes Rauschersatzschaltbild des Pixelschaltkreises mit Photodiode diodenstrom in die Kondensatorspannung UCHold umsetzt. UCHold = ZM1,MShutter,M2 · IPD,Tot 1 gm,M1 ZM1,MShutter,M2(j2πft) = · j2πftCPD gds,M1 + 1 1 · RK 1 + j2πft gds,M2 + 1 RK gm,M2 + j2πftCHold gds,Shutter CSample gds,Shutter CSample Das Betragsquadrat einer komplexen Übertragungsfunktion ist das Produkt aus der komplexen Übertragungsfunktion und ihrer komplex konjugierten. |H(j2πft)| 2 = H(j2πft) · H(−j2πft) Mit dem Betragsquadrat der Impedanz-Übertragungsfunktion und der Stromrauschleistungsdichte der Photodiode lässt sich die Spannungsrauschleistungsdichte am Hold-Kondensator ermitteln. S U,CHold (ft) = |Z M1,MShutter,M2(ft)| 2 · S I,PD,Tot(ft) Die Integration der Rauschleistungsdichten im Frequenzbereich nach Gl. 14 führt auf die Autokorrelationsfunktion für t2 − t1 = 0. Das mittlere Span- · uCSample
C.2 Rauschquellen im Pixelschaltkreis 153 CPD Cgs � i 2 d1 UCPD � i 2 dShutter � i 2 d2 gds RK CSample RK CHold Abbildung 74: Verkürztes Rauschersatzschaltbild des Pixelschaltkreises mit Transistoren nungsquadrat am Hold-Kondensator ergibt zu u 2 CHold = �∞ −∞ S U,CHold (ft) dft. Rauschen der aktiven Transistoren UCHold Nun wird der Einfluss auf die Rauschspannung an CHold durch die aktiven Transistoren aus den Buffer-stufen und des Shutter-Transistors untersucht. Die Buffer-stufen ersetzt ein Source-Folger. Da hier keine Signalübertragung betrachtet wird, genügt es die Rauschquelle des Transistors darzustellen. Die Kaskodenschaltung kann als idealer Widerstand RK betrachtet werden. Den Shutter-Transistor modelliert der Kanalleitwert gds und seine Rauschstromquelle. Nach dem Prinzipschaltbild aus Abb. 43 und den getroffenen Vereinfachungen kann ein vereinfachtes Netzwerk angegeben werden, siehe Abb. 74, wodurch sich die Rauschströme auf den Hold-Kondensator übertragen. In dem obigen Netzwerk werden die passiven Bauelemente zu äquivalenten komplexen Impedanzen Z(ft) zusammengefasst. Sie sind Bestandteil der komplexen Impedanz-Übertragungsfunktionen H(ft) der jeweiligen spektralen Stromleistungsdichte S I(ft). Sie addieren sich zur Spannungsleistungsdichte an CHold. S U,CHold (ft) = |H 1(ft)| 2 · S I1 (ft) + |H 2(ft)| 2 · S I2 (ft) + . . . . . . |H Shutter (ft)| 2 · S IShutter (ft) (146)
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Hardware-Modellierung und Algorithm
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Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichn
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Anhang 143 A Anhang 144 A.1 Projekt
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25 Der MOS-FET als Schalter . . . .
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(c) Amplitudennormierte ideale Quan
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FPGA Field Programmable Gate Array
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Tabelle 2: Mathematische Konstanten
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Lateinische Buchstaben: Tabelle 3:
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IBack Hintergrundstrom A IDark Dunk
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S U(ft) komplexes Spannungsleistung
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vReadout Verstärkung der Ausleseel
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Verschiebungszeitabschnitt mit line
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1 Einleitung 1.1 Motivation und Zie
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1.1 Motivation und Ziele 3 # # �
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1.2 Stand der Technik 5 d Objekt Li
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1.2 Stand der Technik 7 Spiegel ref
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1.3 Gliederung der Arbeit 9 tasten
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2 Grundlagen Signale beinhalten Inf
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2.1 Signale 15 Das mathematische Mo
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2.1 Signale 17 Wird die kausale zei
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2.1 Signale 19 U(t) U2 U1 µU + σU
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2.1 Signale 21 Ein zufälliger Proz
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2.1 Signale 23 Für die Musterfunkt
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2.2 Systeme 25 2.2 Systeme 2.2.1 El
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2.2 Systeme 27 S gIn (ft) |H(ft)| 2
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2.2 Systeme 29 Abtastpunkt PS(xm, y
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3 Bauelemente und -gruppen der Kame
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3.1 Die Sensoroptik 33 Objekt dhint
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3.3 Der MOS-Transistor 45 S Id (ft)
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3.4 Der Analog-Digitalumsetzer (ADU
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4.1 Aufbau und Wirkungsweise 51 Bil
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4.3 Der optische Signalpfad der Kam
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4.4 Der elektrische Signalpfad der
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4.5 Das deterministische Signalmode
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