[實用新型]天文用CCD相機的模擬信號處理電路

無效

• 申請號: 200920111658.4
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN201533352U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 李彬華;陳建軍;宋謙;王春榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本實用新型涉及天文用CCD相機的模擬信號處理電路，尤其是一種能用于天文觀測的CCD相機的模擬信號處理與A/D轉換的電路。

背景技術

CCD是一種光電轉換器件，從上世紀70年代以來，作為光學圖像的電子傳感器，被廣泛應用于各類光電成像系統中。在安全監控及電視攝像系統、民用和軍用CCD照相機、科學級成像系統中，都有各種不同種類和不同級別的CCD器件。由于CCD是光電成像器件，要使其正常工作，除了要有一個優良的光學系統進行光學成像之外，還需要一個優良的外圍電路與系統來支持它的電氣運行。從電路的角度來看，CCD輸出是模擬的圖像信號，簡稱為CCD信號或模擬信號。為便于進行圖像的分析和研究，必須經過細致的處理并將其轉換成數字圖像信號。因此，從CCD模擬信號輸出到獲得數字圖像之前，必須配備相關的模擬信號處理電路。

通常，天文用CCD相機的模擬信號處理電路的輸入端與CCD信號前置放大器的輸出引腳相連接，它提取的CCD模擬信號經緩沖放大、隔直和直流恢復、相關雙取樣(CDS)或雙積分、A/D轉換后成為數字圖像信號。因此，模擬信號處理電路的好壞，直接影響整個CCD成像系統的性能，可以說，它是整個相機電路中最關鍵的一部分。CCD相機的模擬信號處理電路經過幾十年的研究和發展，在理論上已相當成熟；但隨著現代半導體產品的推陳出新和電子技術的發展，它在實現的技術上則不斷有新的發展和革新。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種天文用CCD相機的模擬信號處理電路，該電路采用Analog?Devices公司生產的CCD信號處理器AD9824作為CCD模擬信號處理和模數轉換的器件，又稱為模擬前端(AFE)；并以Texas?Instrument?s公司生產的集成運算放大器OPA842作為CCD模擬信號的緩沖放大器。該CCD模擬信號處理電路適合用于14位數字精度的中高速讀出的低噪聲CCD相機電路設計之中。

本實用新型的技術方案是：天文用CCD相機的模擬信號處理電路，由CCD信號接入電路與緩沖放大器OPA842電路、隔直電容、CCD信號處理器AD9824及其數字接口與控制器件連接而成。包含：接入電路1、由OPA842構成的緩沖放大器2、隔直電容3、由AD9824構成的模擬前端處理器4、由74AC541與電阻網絡構成的輸出數據緩沖器5、由74AC541構成的AFE控制數據緩沖器6和由現場可編程器件FPGA構成的CCD和AFE控制與圖像數據接收器7。

本實用新型的技術文案所選用的CCD信號處理器AD9824，雖然是單片的集成電路器件，但其內部包含有直流恢復電路(DC?Restore)、相關雙取樣電路(CDS)、增益放大電路(VGA)、箝位電路(Clamp?Level)、14位A/D轉換器(ADC)、相關的數字寄存器及其控制電路、供電電源等，與天文用CCD模擬信號處理電路結構相類似。通過適當的外部連接和設置，可以用于某些特定的天文CCD相機系統之中。

在該天文用CCD相機的模擬信號處理電路中，AD9824的數字控制端口通過數據緩沖器74AC541與FPGA相連接，AD9824的CCD圖像數據輸出端口通過限流電阻網絡RN及數據緩沖器74AC541與FPGA相連接，AD9824的其它端口采用CCD模式的連接方式。而用作CCD和AFE控制與圖像數據接收器(7)控制的現場可編程器件FPGA通過74AC541數據緩沖器和AD9824的三線串行數字接口SL、SCK和SDATA對AD9824進行工作模式設置，即由FPGA通過對三線串行數字接口SL、SCK和SDATA進行適當的設置，使其置于標準的CCD工作模式。

本實用新型的有益效果是：用一片集成運算放大器OPA842作為模擬信號的輸入緩沖和放大，有利于CCD輸出信號和模擬前端處理器之間的信號匹配；用一片模擬前端AD9824作為CCD信號的處理器，可以減少CCD模擬信號處理電路的外部環節，從而盡可能地減小外部引入噪聲，有效地提高了CCD相機的性能，同時亦可減小模擬信號處理電路所占用的電路板面積，使產品易于小型化。

附圖說明

圖1是模擬信號處理電路功能框圖。

圖2是模擬信號輸入與緩沖放大器電路圖。

圖3是模擬信號處理器及其周邊電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。