高光谱应用的带可调复位时间CDS的低噪声红外焦平面读出电路

1

作者 吴双 梁清华 +1 位作者 陈洪雷 丁瑞军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期268-278,共11页

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640... 低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模、15μm像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS(AICDS),所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔,噪声电子数可以由39 e^(-)减少到18.3 e^(-)。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能,因此可以广泛应用。 展开更多

关键词 高光谱成像 读出电路 可调时间间隔 CTIA cds 低噪声

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高速CCD的CDS控制参数自适应算法研究 被引量：2

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作者 莫思特 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期143-148,共6页

优化相关双采样(CDS)控制参数可以提高电荷耦合器件(CCD)输出信噪比,但是高速CCD的CDS控制参数很难通过实验确定。为了得到较好的CCD输出信噪比,提出了一种CDS控制参数自适应算法:在拍摄目标和曝光参数不变的情况下,改变复位脉冲宽度、... 优化相关双采样(CDS)控制参数可以提高电荷耦合器件(CCD)输出信噪比,但是高速CCD的CDS控制参数很难通过实验确定。为了得到较好的CCD输出信噪比,提出了一种CDS控制参数自适应算法:在拍摄目标和曝光参数不变的情况下,改变复位脉冲宽度、噪声采样时刻、数据采样时刻3个CDS控制参数,对每种参数组合采集一帧图像,计算各帧图像中每个像素的Tenengrad函数,将每帧像素的Tenengrad平方和作为清晰度评价参数,选择清晰度评价参数最大值对应的复位脉冲宽度、噪声采样时刻、数据采样时刻作为CDS控制参数,就可使CCD输出达到采用CDS技术下最好信噪比。根据所提出的方法,在试验电路中,由现场可编程门阵列(FPGA)实现了自适应算法,并进行了清晰度对比测试。测试表明,与没有采用自适应算法的最好图像相比,测试参数Edge Profile从单位影像高度507.4像素提高到763.8像素,测试参数MTF 50从526.5 LW/PH提高到937.8 LW/PH。试验结果表明,应用自适应算法可以有效提高CCD的输出信噪比。 展开更多

关键词 电荷耦合器件 相关双采样 自适应算法

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CCD噪声分析及处理技术 被引量：106

3

作者 许秀贞 李自田 薛利军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期343-346,357,共5页

为了提高CCD的工作性能,根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对输出噪声,给出了双相关采样法、双斜积分法、钳位采样法三种相关双... 为了提高CCD的工作性能,根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对输出噪声,给出了双相关采样法、双斜积分法、钳位采样法三种相关双采样电路处理方式,使器件的信噪比得以提高。 展开更多

关键词 Ccd 暗电流噪声 输出噪声 相关双采样

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面阵CCD信号采集系统的噪声抑制 被引量：15

4

作者 郭伟强 万志 +2 位作者 常磊 金龙旭 任建岳 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期204-208,共5页

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和... 分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和辐射定标实验表明,该面阵CCD信号采集系统具有相关双采样和暗电平校正功能,抑制了CCD输出信号的复位噪声和暗电流噪声;在中等照度条件下,系统信噪比达到40dB。 展开更多

关键词 面阵Ccd 复位噪声 暗电流噪声 相关双采样(cds) 暗电平校正

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航天TDICCD相机视频信号处理中相关双采样技术的研究 被引量：16

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作者 黄巧林 金伟其 朱敏 《航天返回与遥感》 2002年第4期17-25,共9页

分析了TDICCD视频信号读出时复位噪声的产生机理 ,并从噪声互消及数学相关性原理出发 ,分析了TDICCD输出视频信号的采样技术———相关双采样 ;讨论了相关双采样技术的工作原理及其对TDICCD读出噪声 (包括TDICCD的复位噪声、水平时钟驱... 分析了TDICCD视频信号读出时复位噪声的产生机理 ,并从噪声互消及数学相关性原理出发 ,分析了TDICCD输出视频信号的采样技术———相关双采样 ;讨论了相关双采样技术的工作原理及其对TDICCD读出噪声 (包括TDICCD的复位噪声、水平时钟驱动及电源地线耦合串扰噪声、输出放大器的白噪声和 1/f噪声复位噪声 )的滤除作用 ,给出了相关双采样技术在实际应用中的电路实现。最后 ,并通过实验加以验证 ,TDICCD信号的输出信噪比 (S/N)能达到 4 8dB。 展开更多

关键词 相关双采样 复位噪声 TDICcd相机 航天遥感 视频信号处理

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可见光CCD的光致过饱和现象 被引量：25

6

作者 张震 程湘爱 姜宗福 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期917-920,共4页

报道了可见光CCD的过饱和状态——在强光辐照下,CCD输出图像中的白色饱和区域内出现黑色盲区。介绍了相机成像系统的信号处理过程和CCD的4种基本输出波形,给出了这4种波形的信号在经过相关双采样电路处理之后的结果和对应的CCD的4种基... 报道了可见光CCD的过饱和状态——在强光辐照下,CCD输出图像中的白色饱和区域内出现黑色盲区。介绍了相机成像系统的信号处理过程和CCD的4种基本输出波形,给出了这4种波形的信号在经过相关双采样电路处理之后的结果和对应的CCD的4种基本输出图像效果,即无光照的黑区、弱光照的灰区、光照饱和的白区和强光致过饱和的黑色盲区(即过饱和状态)。过饱和状态CCD的输出信号波形中,复位电平发生改变而与处于饱和的数据电平持平,使该信号在经过相关双采样电路处理后变为零输出,造成CCD输出图像中的白色饱和光斑中间出现黑色盲区。 展开更多

关键词 可见光Ccd 过饱和 像素周期 复位电平 数据电平 相关双采样

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CCD信号采样位置选取方法的研究 被引量：7

7

作者 牟研娜 王鹏 尹娜 《航天返回与遥感》 2011年第1期45-50,共6页

针对CCD输出信号中的复位噪声,文章介绍了处理复位噪声较为常用的方法——相关双采样技术,并对相关双采样技术中采样位置选取的方法进行分析和研究,最后进行了实验验证。结果表明:用文中方法选取的采样位置进行相关双采样,可以较好的减... 针对CCD输出信号中的复位噪声,文章介绍了处理复位噪声较为常用的方法——相关双采样技术,并对相关双采样技术中采样位置选取的方法进行分析和研究,最后进行了实验验证。结果表明:用文中方法选取的采样位置进行相关双采样,可以较好的减小CCD输出信号中复位噪声的影响,提高信噪比。 展开更多

关键词 电荷耦合器件 复位噪声 相关双采样 采样位置 信号处理

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基于行间转移CCD场输出模式下的成像系统设计 被引量：6

8

作者 周辉 张星祥 +1 位作者 陶宏江 任建岳 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期121-125,共5页

采用SONY行间转移型面阵CCDICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的CCD成像系统。成像系统采用CCD信号专用芯片CXA1310AQ进行信号处理,使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端。针对ICX4... 采用SONY行间转移型面阵CCDICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的CCD成像系统。成像系统采用CCD信号专用芯片CXA1310AQ进行信号处理,使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端。针对ICX415AL的结构和特点,设计了系统的时序电路和驱动电路。CCD工作模式为场输出模式,可以理解为垂直方向的Binning技术。采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。整个系统采用现场可编程门阵列作为核心器件,通过自上而下的模块设计完成了CCD驱动时序、数据采集时序控制和视频信号简单处理。 展开更多

关键词 行间转移Ccd 驱动时序 相关双采样 FPGA

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基于FPGA的线阵CCD驱动时序及模拟信号处理的设计 被引量：12

9

作者 张殿富 赵源 《电子设计工程》 2009年第1期41-43,共3页

为保证线阵CCD在图像测量中正常、稳定工作,必须设计出适合其工作的时序驱动电路。在分析TCD1501D线阵CCD驱动时序关系的基础上,通过分析CCD输出的图像信号[1],给出了内、外相关双采样的时序控制。最后,利用quartus7.2软件平台结合VHDL... 为保证线阵CCD在图像测量中正常、稳定工作,必须设计出适合其工作的时序驱动电路。在分析TCD1501D线阵CCD驱动时序关系的基础上,通过分析CCD输出的图像信号[1],给出了内、外相关双采样的时序控制。最后,利用quartus7.2软件平台结合VHDL语言进行开发,对所需驱动脉冲进行仿真设计。仿真结果表明,该驱动电路简单、功耗小、成本低、抗干扰能力强,适用于设备小型化的要求。 展开更多

关键词 线阵Ccd 现场可编程逻辑器件(FPGA) 相关双采样 驱动时序

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多通道CCD读出信号高速并行采集系统的设计 被引量：2

10

作者 杨帆 李志广 +2 位作者 范宏波 陈洁 王敏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2001年第6期1-4,共4页

二代高性能焦平面探测器提供了大大优于一代产品的使用性能 ,为确保获得与器件性能相一致的图像质量 ,我们研究设计了通用多通道CCD读出信号高速并行采集系统 ,并详细描述和讨论设计要点。

关键词 电荷耦合器件 焦平面探测器 并行采集系统

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32通道TDICCD遥感相机模拟前端电路设计 被引量：4

11

作者 王栋 韩志学 翟国芳 《航天返回与遥感》 北大核心 2015年第1期49-56,共8页

在TDICCD遥感相机成像系统中,模拟前端电路性能对提高系统信噪比具有重要作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端电路进行优化设计。在分析模拟前端电路各部分功能的基础上,采用CCD视频处理器件实现32通道模拟前端电路的方案设... 在TDICCD遥感相机成像系统中,模拟前端电路性能对提高系统信噪比具有重要作用。为了提高成像系统的信噪比,需要对模拟前端电路进行优化设计。在分析模拟前端电路各部分功能的基础上,采用CCD视频处理器件实现32通道模拟前端电路的方案设计,合理设置前置滤波放大电路带宽并完成仿真,确定相关双采样箝位和采样脉冲相位,设计低电压差分信号发送电路,对高速串行发送接口电路误码率进行测试,最终采集图像并完成图像信噪比计算。工程实践结果表明,在像素时钟为5MHz时,系统的信噪比可以达到52d B,满足实际工程应用需求。 展开更多

关键词 多通道 模拟前端电路 相关双采样 串行输出 遥感相机

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VSP2000及在线阵CCD测量系统中应用分析 被引量：1

12

作者 赵凯生 刘爽 +2 位作者 龙再川 冯林 郝培育 《光电子技术》 CAS 2005年第3期194-197,共4页

介绍了CCD信号处理器V SP2000的内部结构和功能特点,并结合线阵CCD传感器TCD 1209D和ARM微处理器LPC 2106等设计了线阵CCD测量系统,详细叙述了系统的基本原理、线阵CCD驱动脉冲的产生和系统应用程序的设计方法。

关键词 VSP2000 电荷耦合器件 相关双采样 模数转换器

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基于FPGA大面阵数字CCD相机驱动电路的设计 被引量：1

13

作者 田睿 刘艳滢(指导) 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z2期574-577,共4页

介绍了大面阵CCD相机的工作时钟产生电路的设计,利用大规模集成电路FPGA实现了该工作时钟驱动电路,采用了VHDL语言对工作时钟驱动电路进行了硬件描述,并利用Modelsim软件对所设计的工作时钟驱动电路进行了仿真,最后进行了硬件电路调试,... 介绍了大面阵CCD相机的工作时钟产生电路的设计,利用大规模集成电路FPGA实现了该工作时钟驱动电路,采用了VHDL语言对工作时钟驱动电路进行了硬件描述,并利用Modelsim软件对所设计的工作时钟驱动电路进行了仿真,最后进行了硬件电路调试,实现了整个CCD相机的控制。采用SONY公司的ICX285AL作为传感器。 展开更多

关键词 数字Ccd相机 FPGA 相关双采样

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大幅度CCD输出信号降噪的相关双取样电路 被引量：2

14

作者 江孝国 杨兴林 +3 位作者 李洪 石金水 张开志 王远 《信息与电子工程》 2012年第3期363-366,376,共5页

电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通... 电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通过在同一个运算放大器上实现噪声保持及信号采样的形式,消除了不同通道增益差异对信号的影响,获得了较高线性度的信号处理效果;同时结合CCD驱动器的设计,获取相关双取样技术所需的采样及保持脉冲信号,增强了采样与CCD输出信号间的关联程度,从而进一步提高了相关双取样技术消除CCD噪声的效果。采用这种信号处理电路后,将原来噪声处理的水平从约22 mV提高到了约1 mV,并且在一种精密的位移测量系统中得到应用,最后就具体电路设计的难点及注意事项进行了阐述。 展开更多

关键词 电荷耦合器件 KTC噪声 相关双取样

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高速面阵CCD图像采集系统的设计 被引量：2

15

作者 蔡方凯 陈永彬 《电讯技术》 北大核心 2009年第8期32-35,共4页

高速高分辨率CCD器件的实用化是近年图像采集领域的一个研究热点。选用科学级柯达新型高分辨率可见光面阵CCD KAI-0304设计了一种高速图像采集系统。该系统采用KSC-100作为时序发生器驱动面阵CCD和信号处理器AD9840A,实现对CCD面阵输出... 高速高分辨率CCD器件的实用化是近年图像采集领域的一个研究热点。选用科学级柯达新型高分辨率可见光面阵CCD KAI-0304设计了一种高速图像采集系统。该系统采用KSC-100作为时序发生器驱动面阵CCD和信号处理器AD9840A,实现对CCD面阵输出模拟信号的高速A/D转换,并将信号快速转存至片外SDRAM存储器,经USB采集系统将数据发送到计算机。系统采用相关双采样(CDS)技术滤除信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比,采集速度达40 Mbit/s,具有集成度高、低噪声、数据传输速度快等特点。经测试,系统工作稳定,为高端科学级CCD面阵的实用化提供了一种设计方案。 展开更多

关键词 图像采集系统 面阵Ccd 时序驱动 相关双采样 片外存储器

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基于面阵CCD的高灵敏度微型光谱仪的设计与实现 被引量：10

16

作者 徐丹阳 杜春年 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期30-40,共11页

面阵CCD具有灵敏度高、动态范围大的优点,适用于荧光测量、DNA测序、拉曼光谱分析和低光度检测,因此,研制基于面阵CCD的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner结构,并获得了1 nm... 面阵CCD具有灵敏度高、动态范围大的优点,适用于荧光测量、DNA测序、拉曼光谱分析和低光度检测,因此,研制基于面阵CCD的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner结构,并获得了1 nm的光学分辨率。结合DC-DC和LDO的设计方法,通过USB供电实现了6路电压输出的复杂电源系统设计;通过Verilog HDL完成了CCD驱动时序设计;采用Altera公司的EPM7064芯片实现了驱动信号输出。CCD输出的视频信号经双相关采样的高速16位AD芯片AD9826转换后存储在独立的静态RAM中,使得数据的采集和读取分离。所设计与实现的微型高灵敏度光纤光谱仪的灵敏度是通常基于线阵CCD的微型光谱仪的11倍左右,动态范围20000:1,信噪比达到500:1,很大程度地提高了微型光纤光谱仪的性能。 展开更多

关键词 光谱仪 面阵Ccd 高灵敏度 CPLD 双相关采样

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CCD视频信号的预处理电路设计与仿真 被引量：2

17

作者 李刚 周彦平 《光电技术应用》 2007年第2期44-48,共5页

分析了CCD图像传感器件视频信号的读出过程和信号特点,针对信号特点,设计了CCD视频信号直流分量的去除、低通滤波放大及复位噪声消除等预处理电路,实现了CCD输出信号由混有噪声的微弱光感生电压向标准信号电压的转换,利用EDA软件protel9... 分析了CCD图像传感器件视频信号的读出过程和信号特点,针对信号特点,设计了CCD视频信号直流分量的去除、低通滤波放大及复位噪声消除等预处理电路,实现了CCD输出信号由混有噪声的微弱光感生电压向标准信号电压的转换,利用EDA软件protel99 se进行仿真测试,获得了满意的结果. 展开更多

关键词 Ccd信号输出 预处理电路 相关双取样 cds电路

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基于FPGA的面阵CCD成像系统设计 被引量：1

18

作者 唐艳秋 张星祥 +1 位作者 李新娥 任建岳 《现代电子技术》 2013年第2期123-125,共3页

采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为图像传感器,设计了一款新型CCD成像系统。以Altera公司的FPGA芯片EP1C12F256作为时序发生器产生CCD驱动信号。采用相关双采样技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高信噪比。在QuartusⅡ9.1开发环... 采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为图像传感器,设计了一款新型CCD成像系统。以Altera公司的FPGA芯片EP1C12F256作为时序发生器产生CCD驱动信号。采用相关双采样技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高信噪比。在QuartusⅡ9.1开发环境下采用VHDL编程,并利用Modelsim SE 6.5仿真软件进行仿真测试。实验结果表明,所设计的时序满足ICX415AL的时序要求,在29.5 MHz的时钟驱动下,每秒输出50帧图片,能满足高速跟踪要求。 展开更多

关键词 行间转移型面阵Ccd 驱动时序 相关双采样 FPGA

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CCD类成像器件的噪声研究 被引量：3

19

作者 陆苗霞 《现代电子技术》 2010年第10期178-180,183,共4页

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下,尽可能地消除噪声和干扰,以提高信噪比,获取高质量的图像。为此,必须对CCD的噪声种类和特性有所了... CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。对CCD信号进行处理的目的就是在不损失图像细节的前提下,尽可能地消除噪声和干扰,以提高信噪比,获取高质量的图像。为此,必须对CCD的噪声种类和特性有所了解,并针对各种噪声进行相应的去噪处理。所以对CCD成像器件噪声部分的研究,有利于提高CCD成像器件的分辨率,也能提高探测微弱光的能力。 展开更多

关键词 Ccd成像器件 噪声 信噪比 相关双采样电路

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CCD图像传感器件的输出噪声及其处理电路研究 被引量：2

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作者 李刚 周彦平 《电子质量》 2007年第4期25-29,共5页

本文首先分析了CCD图像传感器件视频信号的读出过程和复位噪声的产生机理,在此基础上,对相关双取样(CDS)技术的基本原理及其对CCD输出噪声的滤除作用进行讨论,最后给出了两例可实际应用的CDS电路,说明其工作原理,并利用EDA软件protel99... 本文首先分析了CCD图像传感器件视频信号的读出过程和复位噪声的产生机理,在此基础上,对相关双取样(CDS)技术的基本原理及其对CCD输出噪声的滤除作用进行讨论,最后给出了两例可实际应用的CDS电路,说明其工作原理,并利用EDA软件protel99 se进行了仿真测试研究。 展开更多

关键词 Ccd信号输出 复位噪声 相关双取样 cds电路

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