Datasheet TCD1500C Datasheet (TOSHIBA)

TOSHIBA TCD1500C

Semiconductor Reliability Handbook

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东芝公司线阵 CCD 图像传感器 CCD（Charge Coupled Device 电荷耦合器件）

TCD1500C

TCD1500C 是一种高灵敏度、低暗电流、
5340 像元的线阵 CCD 图象传感器。该传感

器可用于传真、图象扫描和 OCR。该器件的
内部信号预处理电路包含采样保持和输出预

放大电路。它包含一列 5340 像元的光敏二极
管，当扫描一张 A3 的图纸时，可达到 16 线/
毫米（400DPI）的精度；或者当扫描一张 A 4
的图纸时，可达到 24 线/毫米（600DPI）的

WDIP22-C-400-2.54B

精度。

特性：

重量：5.4g（典型值）

l 像敏单元数目： 5340 像元
l 像敏单元大小： 7µm×7µm×7µm（相邻像元中心距为 7µm）
l 光敏区域： 采用高灵敏度 PN 结作为光敏单元
l 时钟： 二相（5V）
l 内部电路： 包含采样保持电路，输出预放大电路
l 封装形式： 22 脚 DIP 封装

极限工作值：（见注释 1）

SS

特性描述 符号 工作范围 单位

时钟脉冲电压
转移脉冲电压
复位脉冲电压
采样保持脉冲电压
电源电压（模拟）
电源电压（驱动）
工作温度
贮藏温度

VØ

VSH

VRS

VSP
VAD
VDD

Topr

Tstg

-0.3～15

-25～60

-40～100

V

℃

（注释 1）：所有电压是以 SS 和 VSS 终端（地）为参考。

OS

DOS

NC

SS

SS

V

AD

NC
NC

NC

NC

2
3

4

5

6

7

8
9

10

11

管脚分布图

1

5340

顶视图

221

21
20

19

18

17

16

15
14

13

12

RS

F

SP

V

DD

SW

V

SS

NC

NC
NC

NC

SH

l

东芝公司长期致力于改善其产品的质量和可靠性。但是，一般的半导体器件所固有的电子敏感及
物理损坏特性可能会造成器件产生故障。因此，消费者有责任依照安全标准使用东芝公司的产品，
并且避免由于东芝公司产品的故障所造成的人身伤害或财产损失。设计者应当参考东芝公司提供
的最新的产品操作范围进行产品设计。详细的使用注意事项和工作条件请参考东芝公司的《半导
体器件可靠性手册》（

）。

1995/10/01 1/10

TOSHIBA TCD1500C

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电路原理图

管脚定义：

Ø

SH

RS
SP

OS

DOS

VAD
VDD

SS

VSS
SW
NC

时钟
转移栅
复位栅
采样保持栅
信号输出
补偿输出
电源（模拟）
电源（驱动）
地（模拟）
地（驱动）
末位时钟选择切换
未连接

1995/10/01 2/10

TOSHIBA TCD1500C

x

∆

×

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光学╱电子特性参数：

（Ta=25℃，VAD = VDD =12V，VØ =VRS=VSH = 5V（脉冲）， fØ =0.5MHZ，fRS =1MHZ，tINT（积分时间）
=10ms，光源=日光荧光灯）

特 性 符 号 最小值 典型值 最大值 单 位 注 释

灵敏度
光响应非均匀性
寄存器不平衡性

饱和输出电压
饱和曝光量
暗信号电压
暗信号非均匀性
模拟电流耗散
驱动电流耗散
总转移效率
输出阻抗
动态范围
直流信号输出电压
直流补偿输出电压
直流差动误差电压

（注释 2） 此为 50% SE 饱和曝光量（典型值）下测定。

PRUN 定义为：PRNU =

R 3.8 4.8 5.8
PRNU
PRNU(3)
RI
VSAT 1.0 1.5
SE 0.17 0.3
VDRK
DSNU
IAD
IDD 10 mA
TTE 92
ZO
DR
VOS 3.5 4.5 6.0 V
VDOS 3.5 4.5 6.0 V
VOS-VDOS

— —
—
— —

— —
— —
— —

—
—

— —

x

×100（%）

3 8 mV

— — %

0.5 1

3000

V╱lx.s

10

3

—
— lx？ s （注释 6）

2 mV
3 mV

20 mA

— — （注释 8）

100 mV

% （注释 2）

% （注释 4）

V

ｋΩ　

（注释 3）

（注释 5）

（注释 7）
（注释 7）

（注释 9）
（注释 9）

其中 x 为均匀照度下全部输出信号的平均值， x∆为输出信号与 x 的最大

偏差值。

（注释 3） PRNU(3)在 5% SE 饱和曝光量（典型值）下测定，定义为相邻两个像元

的最大电压值。
（注释 4） 此为 SE 50%饱和曝光量（典型值）下测定。
RI 定义如下：

5339

−

xx

∑

=

RI = ×

1n

+

1nn

100（%）

x5339

其中

x 与

x 为相邻两个像敏单元的输出信号， x 为所有输出信号的

n

平均值。
（注释 5） VSAT 为所有有效像敏单元的最小饱和输出电压。

（注释 6） SE 定义如下：SE =

1+n

V

SAT

（lx·s）

R

1995/10/01 3/10

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（注释 7） VDRK 为所有有效像敏单元的暗信号电压平均值。
DSNU 定义为在 VMDK 为最大暗信号电压条件下 VDRK 与 VMDK 的差值。

OS

VMDK

V

（注释 8） DR 定义为：DR =

因 VDRK 与 tINT（积分时间）成比例，所以 tINT 越短则 DR 值越大。
（注释 9） 直流信号输出电压与直流补偿输出电压定义如下：

OS

V

OS

SS SS

SAT

V

DRK

DOS

V

DOS

VDRK

DSNU

工作条件:

特 性 符 号 最小值 典型值 最大值 单 位

时钟脉冲电压

转移脉冲电压

复位脉冲电压
采样保持脉冲电压

（注释 10） 低电平
末极转换电压
电源电压（模拟） VAD 11.4 12.0 13.0 V

电源电压（数字） VDD 11.0 12.0 13.0

（注释 10）如果不使用采样保持电路，则把 SP 接到高电平上。

高电平
低电平
高电平
低电平
高电平
低电平
高电平

高电平
低电平

VØ

VSH

VRS

VsP

VSW

4.5 5.0 5.5
0 — 0.5

4.5 5.0 5.5
0 — 0.5

4.5 5.0 5.5
0 — 0.5

4.5 5.0 5.5
0 — 0.5

4.5 5.0 5.5
0 — 0.5

1995/10/01 4/10

V

V

V

V

V

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时钟特性：（Ta = 25℃）

特 性 符 号 最小值 典型值 最大值 单 位

时钟脉冲频率
复位脉冲频率
采样保持脉冲频率
时钟电容
末级时钟电容
转移栅电容
采样保持栅电容
转换电容

t3

t2 t4

SH

t18 t19

SP

fØ
fRS
fSP

CØ
CØ

CSH

CSP

CSW

t5

SP

低电平

—
—
—
— —
— —
— —
— —
— —

RS

OS

0.5 4.0 MHz

1.0 8.0 MHz

1.0 8.0 MHz
10 pF
10 pF
10 pF
10 pF
10 pF

t11

t6

t16

t9

t7

t17

t20

t8 t10

视频数据

视频信号

OS

(SW"H")

SP

特性描述 符 号 最小值

SH 与 Ø 脉冲间隔 t1,t5
SH 脉冲上升时间，下降时间

SH 脉冲宽度
Ø 脉冲上升时间,下降时间
RS 脉冲上升时间,下降时间
RS 脉冲宽度
Ø 与 RS 脉冲时间
SP 脉冲上升时间,下降时间
SP 脉冲宽度
SP 与 RS 脉冲时间

视频数据延迟时间（注释 12）
Ø 与 SP 脉冲时间

SH 与 SP 脉冲时间

t2,t4 0 50

t3 500 1000

t6,t7 0 50

t8,t10 0 20

t9 20 250

t11 0 100

t12,t14 10 100

t13 20 100
t15 0 50

t16,t17

t20
t18 0 250
t19 20 250

(注释 13)

（注释 11）典型值是在 fRS＝1.0MHz 条件下测定。

t13

60

－
－

t15

t12 t14

典型值

(注释 11)

最大值 单 位

1000 － ns

－
－
－
－
－
－
－
－
－

75 90 ns
65 75 ns

－
－

ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns

ns
ns

1995/10/01 5/10

TOSHIBA TCD1500C

Ω

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（注释 12）负载电阻为 100

。

k

（注释 13）当 DOS 不使用时，此最小值为 0ns。

D75
D74
D73
D72
D71

D67
D66
D65
D64
S5340
S5339

S3
S2
S1
D63
D62

tINT　（积分时间）

D61
D60
D59

测试输出

（２像元）

哑元输出

（６像元）

哑元输出

（１像元）

哑元输出（１２像元）

有效信号输出

（５３４０像元）

１行输出（５４１６像元）

时序图

SH

RS

D15
D14
D13
D12

D11
D10
D9

D4
D3
D2
D1
D0

OS

DOS

SP

SP低电平

OS

遮蔽光输出

（４８像元） ３像元 ３像元

哑元输出（１３像元）

采样保持输出

哑元输出（６４像元）

1995/10/01 6/10

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特性曲线图

1.0

0.8

0.6

0.4

相对响应度

0.2

0

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Ｘ轴方向调制传输函数

0 14.3 28.6 42.9 57.1 71.4

1.2

1.0

空间频率（周期／毫米）

光谱响应曲线

波长λ（ｎｍ）

0 14.3 28.6 42.9 57.1 71.4

1.2

1.0

Ta=25 C

Ｙ轴方向调制传输函数

空间频率（周期／毫米）

0.8

X - MTF

0.6

0.4

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

λ＝　

550nm

归一化空间频率

ＲＳ脉冲频率—模拟直流电流

Ta=25 C

f

DATA

VAD=VDD=12V

MHz

（ ）

30

20

I模拟直流电流 AD mA（ ）

10

0

1 2 3 4 5 6

RS

脉冲频率　

7 8

0.8

Y - MTF

0.6

0.4

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

λ＝　

550nm

归一化空间频率

ＲＳ脉冲频率—数字直流电流

Ta=25 C

f

DATA

VAD=VDD=12V

MHz

（ ）

60

40

I 数字直流电流 DD mA（ ）

20

0

1 2 3 4 5 6

RS

脉冲频率　

7 8

1995/10/01 7/10

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直流输出电压—环境温度

10

8

6

4

2

直流输出电压　 Vos V（ ）

0

0 20 40

?Vos
?Ta

环境温度

VAD=VDD=12V

= 2mV/ C

Ta C

（ ）

100

X100(%)

10

直流输出电压—电源电压

10

8

6

4

2

直流输出电压　 Vos V（ ）

60

0

0 11 12

暗电流电压—积分时间

Ta=60 C

?V
?V

电源电压　

OS

= 0.58

AD

VODV

（ ）

Ta = 25 C

13

14

1

饱和电压　 VSAT V（ ）

暗电流电压　 VDRK V（ ）

0.1

0.01 0.1 1

50

40

30

10

t 积分时间 INT（秒）

注意事项：

1、玻璃窗口

器件玻璃封装窗口上的灰尘或污点将使 CCD 器件的光学性能下降。建议使用浸透酒精
的棉球轻拭清洁表面，并使用过滤后的氮气吹干表面。同时请注意器件的机械振动或过热也
会导致玻璃窗口的损坏。
2、静电损坏

请将器件保存在合适的包装盒或导电泡沫中以避免静电损伤。

3、入射光
该 CCD 传感器是红外光敏感型的。注意红外光元件将导致 CCD 传感器的分辨率以及
PRNU 下降。

1995/10/01 8/10

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典型驱动电路

+12V

0.1uF/25V

F

SH

RS

SP

IC1

221
RS

+12V

21

20

F

SP

0.1uF/25V

22uF/25V

19

18

17

16

15

14

13

12

NC

NC

SW

VDD

VSS

NC

NC

SH

TCD1500C

SS

OS

DOS

DOSNCSS

2

3

4

150O

150O

OS

150O

TR1

150O

TR2

SS

VAD

NC

NC

NC

NC

5

6

7

8

9

10

11

+12V

150O

150O

0.1uF/25V

22uF/25V

IC1: TC74HC04P
TR1: 2SC1815-Y
TR2: 2SC1815-Y

1995/10/01 9/10

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外形尺寸图

WDIP22-C-400-2.54B(C)

单位：mm

10.2±0.8 ( 1)

注

5.02±0.3

37.4(7µm×5340)

1 11

53.6±0.5

1222

1.0

+

25.0

05.0

−

10.4±0.3

注

( 2)注

1.7±0.3

10.03±0.3

0.7±0.1( 3)

3.22±0.5

14.1TYP

0.51±0.15

2.54 1.02±0.1

3.0±0.3

0.67MIN

（注 1）第一像素单元 S1 到器件封装边沿尺寸。
（注 2）芯片顶端到器件底端尺寸。
（注 3）玻璃窗厚度（n = 1.5）。

重量：5.4 克（典型值）

天津市耀辉光电技术有限公司

地址：天津市南开区科研西路 12 号创业中心 366、373 室
邮编：300192
电话：[phone] 传真：[phone]

http：//www.linearccd.com.cn
email：[e-mail]

[e-mail]

注：本资料中文版由天津市耀辉光电技术有限公司参考日本东芝公司之原版英文说明书翻译

而成，其版权仍然属于日本东芝公司，此中文版只作为参考用途。若有任何不当或错误
之处，欢迎用户指正。

本说明书英文版或日文版可丛东芝公司官方网站上下载：

http：//www.semicon.toshiba.co.jp/

1995/10/01 10/10