EMCCD图像传感器CCD97时序驱动电路的设计

端输入/ 双端输出以增加带负载能力。

　　图10 RΦ2HV 驱动发生电路

　　在设计中， 把基本的放大参数预设为使输入正弦信号放大到21 V, 这样产生的双端信号经过一个初次级电阻， 比为1 ：4 的高频变换器达到输出高电平为45 V、低电平为4 V 的驱动脉冲， 供电电源为正负18 V的供电电源。为了使CCD97 的增益可通过软件控制调节， 这里使用了MAXIN 公司生产的数字电位计MAX5429, 预设目标是电压在40~ 50 V 可调节。通过计算， 反馈电阻参数如图10 所示。其中， MAX5429 为10 KB, 其有32 个可编程节点， 上电后自动设置为节点16。在硬件电路设计完毕时， 可通过ARM_RCS( 片选信号) , ARM_RUD( 节点控制信号) 来调节输出电压，如图10 所示。这样通过对ARM 的对应I/ O 口编程就能实现对CCD97 的增益调节。但是因为这里选用了并联法， 故调节时增益是非线性变化的。图11 为正弦信号输入( 经滤波器输出) 经LM6172 以及高频变换器后输出的仿真波形。

　　2. 2. 3 CCD97 外围电路

　　CCD97 除了需要外部的各种高摆幅转移脉冲， 还需要各种幅值的控制信号输入。

　　在该系统中， 为了简化设计， 固定ABD( 抗曝光) ,ΦRL、ΦRH high( 视频信号复位端) , DG high ( 行丢弃控制信号) , DD( 电源) , OD( 输出放大器电源开光) , RD( 复位上电电源) 的值为典型值， 分别为18 V, 0 V,10 V, 18 V, 24 V, 28 V, 17 V。ΦRL, ΦRH 的典型脉冲宽度为10 ns, 这里仍然采用EL7457 来产生。信号OG为控制CCD97 输出的门控信号， 它同时控制两种模式的输出， 而ODH, ODL 分别为控制CCD 模式和EMCCD模式放大器输出的电源开关。系统要求ODH和ODL 可控， 在需要时关闭， 这样就要求通过模拟的开关来控制ODH, ODL 的电压是+ 28 V 还是接地。

　　这里采用ADI 公司的ADG453, 它的VDD到GND 端的输入电压可达32 V, 模拟输入/ 输出值为V DD+ 2 V, 达到这里控制ODH, ODL 的通断要求( 28 V ) 。其中CCD 和EMCCD 端口分别为该CCD 的视频信号输出。

　　其输出需要外接5 k Ω 的负载。

　　图11 RΦ2H V 的仿真波形

　　3 结 语

　　提出了一种新型的CCD 驱动电路， 不仅可以达到几十兆赫兹的驱动频率， 而且编程方便， 硬件电路简单，根据用户需求， 只要更换晶振或适当修改程序就能实现特定目的， 具有很强的灵活性。通过仿真及实验验证，该方法切实可行， 性价比高， 不仅适用于CCD 驱动电路设计， 对于其他需要多种逻辑信号的场合也同样适用。