EMCCD圖像傳感器CCD97時序驅動電路的設計2

　　圖10 RΦ2HV 驅動發生電路

　　在設計中， 把基本的放大參數預設為使輸入正弦信號放大到21 V, 這樣產生的雙端信號經過一個初次級電阻， 比為1 ：4 的高頻變換器達到輸出高電平為45 V、低電平為4 V 的驅動脈沖， 供電電源為正負18 V的供電電源。為了使CCD97 的增益可通過軟件控制調節， 這里使用了MAXIN 公司生產的數字電位計MAX5429, 預設目標是電壓在40~ 50 V 可調節。通過計算， 反饋電阻參數如圖10 所示。其中， MAX5429 為10 KB, 其有32 個可編程節點， 上電后自動設置為節點16。在硬件電路設計完畢時， 可通過ARM_RCS( 片選信號) , ARM_RUD( 節點控制信號) 來調節輸出電壓，如圖10 所示。這樣通過對ARM 的對應I/ O 口編程就能實現對CCD97 的增益調節。但是因為這里選用了并聯法， 故調節時增益是非線性變化的。圖11 為正弦信號輸入( 經濾波器輸出) 經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移脈沖， 還需要各種幅值的控制信號輸入。

　　在該系統中， 為了簡化設計， 固定ABD( 抗曝光) ,ΦRL、ΦRH high( 視頻信號復位端) , DG high ( 行丟棄控制信號) , DD( 電源) , OD( 輸出放大器電源開光) , RD( 復位上電電源) 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 來產生。信號OG為控制CCD97 輸出的門控信號， 它同時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。系統要求ODH和ODL 可控， 在需要時關閉， 這樣就要求通過模擬的開關來控制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32 V, 模擬輸入/ 輸出值為V DD+ 2 V, 達到這里控制ODH, ODL 的通斷要求( 28 V ) 。其中CCD 和EMCCD 端口分別為該CCD 的視頻信號輸出。

　　其輸出需要外接5 k Ω 的負載。

　　圖11 RΦ2H V 的仿真波形

　　3 結 語

　　提出了一種新型的CCD 驅動電路， 不僅可以達到幾十兆赫茲的驅動頻率， 而且編程方便， 硬件電路簡單，根據用戶需求， 只要更換晶振或適當修改程序就能實現特定目的， 具有很強的靈活性。通過仿真及實驗驗證，該方法切實可行， 性價比高， 不僅適用于CCD 驅動電路設計， 對于其他需要多種邏輯信號的場合也同樣適用。