[發(fā)明專利]一種變壓器實現(xiàn)EMCCD信號驅(qū)動的系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110262468.4
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102316284A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余達(dá);徐東;臧佳;趙瑩;孔德柱;劉金國;郭永飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/372
• 分類號: H04N5/372;H04N5/357
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CCD的驅(qū)動技術(shù)，具體涉及一種EMCCD的高速高壓驅(qū)動信號的實現(xiàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對較暗目標(biāo)進(jìn)行成像時，如果CCD的讀出放大器噪聲比較大，常常會掩蓋有用信號，尤其是在讀出速度較高的情況下，讀出噪聲會隨著讀出速度的提高而增大。隨著CCD制作工藝的不斷發(fā)展，EMCCD的問世使得微小的信號也能克服讀出放大器的噪聲，而且此類CCD在不需要任何附加結(jié)構(gòu)的情況下，能夠得到與ICCD差不多的圖像質(zhì)量；EMCCD的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的幀轉(zhuǎn)移CCD大致相同，但在讀出寄存器和讀出放大器之間加入了數(shù)百個增益寄存器，它的電極結(jié)構(gòu)不同于轉(zhuǎn)移寄存器，信號在這里得到了增益。在增益寄存器中，實現(xiàn)雪崩倍增所需的高壓電場是在增益寄存器中由相鄰電極間大電位差形成的，通常一個電極上約20～50V的高幅值信號而另一個電極保持低直流偏壓，通過調(diào)節(jié)高幅值脈沖的高電平來改變兩電極之間的電位差從而調(diào)控倍增因子。

如何將模擬電子技術(shù)和計算機(jī)的數(shù)字化技術(shù)結(jié)合起來，為EMCCD的驅(qū)動提供新的技術(shù)手段是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的驅(qū)動方法功耗大且難以實現(xiàn)的問題，提供一種變壓器實現(xiàn)EMCCD信號驅(qū)動的系統(tǒng)。

一種變壓器實現(xiàn)EMCCD信號驅(qū)動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、MOSFET、集成驅(qū)動器、第一可調(diào)電壓器、第二可調(diào)電壓器、幅值計算電路、交流分量提取電路、直流分量提取電路、分壓采樣電路、直流電平嵌位電路、高頻變壓器、可調(diào)電感和可調(diào)電阻；

所述控制器的輸出端分別與第一可調(diào)電壓器的輸入端、第二可調(diào)電壓器的輸入端和集成驅(qū)動器的輸入端連接；所述控制器向集成驅(qū)動器輸入時序驅(qū)動信號，控制器分別向第一可調(diào)電壓器和第二可調(diào)電壓器輸出對應(yīng)的數(shù)字參數(shù)值；

集成驅(qū)動器的輸出端與MOSFET的柵極連接，集成驅(qū)動器輸出的驅(qū)動信號作為MOSFET的驅(qū)動信號；所述MOSFET的漏極與高頻變壓器初級線圈的一端連接，高頻變壓器初級線圈作為MOSFET的負(fù)載，所述第一可調(diào)電壓器的輸出端與高頻變壓器初級線圈的另一端連接，第一可調(diào)電壓器輸出的電壓作為高頻變壓器初級線圈的供電電壓，所述高頻變壓器次級線圈的一端與直流電平嵌位電路的輸入端連接，高頻變壓器次級線圈的另一端與可調(diào)電感的一端連接，可調(diào)電感的另一端與可調(diào)電阻的一端連接，可調(diào)電阻的另一端與EMCCD的管腳連接，所述高頻變壓器、可調(diào)電感、可調(diào)電阻和EMCCD的管腳的等效電容組成RLC的串聯(lián)諧振電路，所述第二可調(diào)電壓器輸出電壓經(jīng)直流電平嵌位電路向RLC諧振電路偏置電流；

所述分壓采樣電路的輸入端與EMCCD的管腳連接，分壓采樣電路的輸出端分別與交流分量提取電路的輸入端、直流分量提取電路的輸入端連接，所述交流分量提取電路的輸出端與幅值計算電路的輸入端連接，幅值計算電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述直流分量提取電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與控制器的輸入端連接；所述分壓采樣電路采集與EMCCD的管腳信號成比例關(guān)系的低壓信號，所述低壓信號分別經(jīng)交流分量提取電路和直流分量提取電路后獲得交流電平信號和直流電平信號，所述交流電平信號經(jīng)幅值計算電路后傳送至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將直流電平信號和交流電平信號的幅度電平信號數(shù)字量化后傳送至控制器，所述控制器根據(jù)輸入的數(shù)字信號獲得當(dāng)前輸出信號的最高和最低電平值，進(jìn)行閉環(huán)控制。

本發(fā)明的有益效果：

一、本發(fā)明所述的高速高壓驅(qū)動信號主要采用EMCCD管腳的等效電容和外部變壓器的電感組成RLC串聯(lián)諧振電路來獲得，大大降低了對驅(qū)動器件的要求，同時也大大降低了該電路的功耗；

二、本發(fā)明所述的系統(tǒng)中輸出信號的幅度調(diào)節(jié)通過改變第一可調(diào)電壓器中數(shù)字電位器的電阻值從而改變第一可調(diào)電壓器的輸出電壓進(jìn)而改變了高頻變壓器的初級線圈電壓，實現(xiàn)了輸出信號幅度的數(shù)字控制；

三、本發(fā)明通過第二可調(diào)電壓器接收到的數(shù)字參數(shù)值，改變第二可調(diào)電壓器內(nèi)數(shù)字電位器的電阻值，從而改變DC-DC升壓電路中的輸出電壓值，并經(jīng)直流電平嵌位電路向RLC諧振電路提供直流偏置，使每次更改輸出信號幅度值后輸出信號的高低電平仍在正常的工作范圍內(nèi)；

四、本發(fā)明采用模擬方法處理輸出信號，可實時監(jiān)測該高速高壓驅(qū)動信號的最高最低電平值，實現(xiàn)輸出信號電平的閉環(huán)控制，同時保證該腳電壓始終處于正常的工作范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種變壓器實現(xiàn)EMCCD信號驅(qū)動的系統(tǒng)的原理圖；