EMCCD圖像傳感器CCD97時(shí)序驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)2

　　圖10 RΦ2HV 驅(qū)動(dòng)發(fā)生電路

　　在設(shè)計(jì)中， 把基本的放大參數(shù)預(yù)設(shè)為使輸入正弦信號(hào)放大到21 V, 這樣產(chǎn)生的雙端信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)初次級(jí)電阻， 比為1 ：4 的高頻變換器達(dá)到輸出高電平為45 V、低電平為4 V 的驅(qū)動(dòng)脈沖， 供電電源為正負(fù)18 V的供電電源。為了使CCD97 的增益可通過(guò)軟件控制調(diào)節(jié)， 這里使用了MAXIN 公司生產(chǎn)的數(shù)字電位計(jì)MAX5429, 預(yù)設(shè)目標(biāo)是電壓在40~ 50 V 可調(diào)節(jié)。通過(guò)計(jì)算， 反饋電阻參數(shù)如圖10 所示。其中， MAX5429 為10 KB, 其有32 個(gè)可編程節(jié)點(diǎn)， 上電后自動(dòng)設(shè)置為節(jié)點(diǎn)16。在硬件電路設(shè)計(jì)完畢時(shí)， 可通過(guò)ARM_RCS( 片選信號(hào)) , ARM_RUD( 節(jié)點(diǎn)控制信號(hào)) 來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，如圖10 所示。這樣通過(guò)對(duì)ARM 的對(duì)應(yīng)I/ O 口編程就能實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD97 的增益調(diào)節(jié)。但是因?yàn)檫@里選用了并聯(lián)法， 故調(diào)節(jié)時(shí)增益是非線性變化的。圖11 為正弦信號(hào)輸入( 經(jīng)濾波器輸出) 經(jīng)LM6172 以及高頻變換器后輸出的仿真波形。

　　2. 2. 3 CCD97 外圍電路

　　CCD97 除了需要外部的各種高擺幅轉(zhuǎn)移脈沖， 還需要各種幅值的控制信號(hào)輸入。

　　在該系統(tǒng)中， 為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)， 固定ABD( 抗曝光) ,ΦRL、ΦRH high( 視頻信號(hào)復(fù)位端) , DG high ( 行丟棄控制信號(hào)) , DD( 電源) , OD( 輸出放大器電源開光) , RD( 復(fù)位上電電源) 的值為典型值， 分別為18 V, 0 V,10 V, 18 V, 24 V, 28 V, 17 V。ΦRL, ΦRH 的典型脈沖寬度為10 ns, 這里仍然采用EL7457 來(lái)產(chǎn)生。信號(hào)OG為控制CCD97 輸出的門控信號(hào)， 它同時(shí)控制兩種模式的輸出， 而ODH, ODL 分別為控制CCD 模式和EMCCD模式放大器輸出的電源開關(guān)。系統(tǒng)要求ODH和ODL 可控， 在需要時(shí)關(guān)閉， 這樣就要求通過(guò)模擬的開關(guān)來(lái)控制ODH, ODL 的電壓是+ 28 V 還是接地。

　　這里采用ADI 公司的ADG453, 它的VDD到GND 端的輸入電壓可達(dá)32 V, 模擬輸入/ 輸出值為V DD+ 2 V, 達(dá)到這里控制ODH, ODL 的通斷要求( 28 V ) 。其中CCD 和EMCCD 端口分別為該CCD 的視頻信號(hào)輸出。

　　其輸出需要外接5 k Ω 的負(fù)載。

　　圖11 RΦ2H V 的仿真波形

　　3 結(jié) 語(yǔ)

　　提出了一種新型的CCD 驅(qū)動(dòng)電路， 不僅可以達(dá)到幾十兆赫茲的驅(qū)動(dòng)頻率， 而且編程方便， 硬件電路簡(jiǎn)單，根據(jù)用戶需求， 只要更換晶振或適當(dāng)修改程序就能實(shí)現(xiàn)特定目的， 具有很強(qiáng)的靈活性。通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法切實(shí)可行， 性價(jià)比高， 不僅適用于CCD 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)， 對(duì)于其他需要多種邏輯信號(hào)的場(chǎng)合也同樣適用。