[發明專利]一種可調模擬TDICCD輸出信號發生器

有效

• 申請號: 201310629328.5
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103647910B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉有軍;崔少飛;陸建榮;杜國偉;梁洪
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/341
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種可調模擬TDI?CCD輸出信號發生器，包括波形發生電路，信號調幅電路，信號疊加電路，信號低通濾波電路以及供電電源電路，所述的波形發生電路包括晶振、可編程邏輯器件EPM7128、開關；所述的可編程邏輯器件EPM7128共產生兩路信號：方波信號S1-1，脈沖信號S1-2；連接關系為：由晶振產生的脈沖信號作為可編程邏輯器件EPM7128的輸入時鐘，由開關控制晶振和可編程邏輯器件EPM7128的啟動；可編程邏輯器件EPM7128產生的方波信號S1-1以及脈沖信號S1-2經信號調幅電路后送入信號疊加電路，經信號疊加電路后初步得到TDI?CCD的模擬信號，然后送入信號低通濾波電路，最終輸出TDI?CCD的模擬信號；波形發生電路、信號調幅電路、信號疊加電路和濾波電路所需電壓都由供電電源電路提供；其中，

波形發生電路產生的兩路波形S_1-1和S_1-2，方波信號S_1-1用于模擬CCD輸出信號的物體信號電平，產生脈沖信號S_1-2用于模擬CCD輸出信號的復位電平；波形發生電路主要由24MHZ有源晶振、可編程邏輯芯片EPM7128、開關組成；24MHZ有源晶振為編程芯片EPM7128提供外時鐘，EPM7128則產生合成CCD輸出信號的必備波形，開關控制晶振與芯片的結束與啟動；

信號調幅電路用于對波形S_1-1和S_1-2進行幅值調節，這樣在應用本研究的模擬信號發生器進行CCD信號處理系統檢測時，便可以模擬CCD輸出信號的動態變化，使得CCD信號處理系統檢測更加有效實用；信號調幅電路主要由兩片運放芯片AD704和一個反相器74HC04組成；兩個運放芯片AD704和若干電阻組成相同的兩個反向比例運算電路，電位器R_2-3跨接在集成運放AD704輸出端和反向輸入端，引入電壓并聯負反饋；同相輸入端通過電阻R_2-1接地，波形S_1-1則通過電阻R_2-2接入反向輸入端；這樣得到的輸出輸入關系為：輸出U₀=—(R_2-3/R_2-2)*S_1-1；其中R_2-1=R_2-2=1K，電位器R_2-3滿量程為2K，這樣調R_2-3時就可以控制比例運算電路輸出信號U₀的幅值；另一部分反向比例運算電路原理相同；這樣就得到了可調節的反向方波信號S_1-1和脈沖信號S_1-2，隨后反向的輸出信號接入到反相器74HC04進行反向處理，得到正向可調方波信號S_2-1和脈沖信號S_2-2，為后續的模擬CCD輸出信號動態變化提供基礎；

信號疊加電路用于對上一級產生的可調方波信號S_2-1和脈沖信號S_2-2進行線性疊加，初步模擬CCD輸出信號；主要由集成運放芯片AD704、5片電阻、兩片電位器組成；信號疊加電路為信號的加減運算電路，上一級的可調方波與脈沖信號分別接電阻R_3-2、R_3-3后接入到AD704的正向輸入端，使得兩個信號進行疊加；同時電位器Rf跨接在AD704輸出端和反相輸入端之間，引入電壓并聯負反饋，這樣調節Rf即可調節模擬信號的壓差；高電平5V接電位器R_3-1后為Ui接入AD704的反向輸入端，作為減法電路，用于調節模擬信號的電位；最后得到輸出信號S₃，輸出信號的比例關系為：S₃=Rf*(S_2-1/R_3-2+S_2-2/R_3-3-Ui/R)，這樣Rf可以控制模擬信號的壓差，真實CCD輸出信號壓差范圍在1.5V左右，通過調節Rf即可達到；R_3-1則可調節Ui用以調節模擬信號的電位；

信號低通濾波電路是一級由運算放大器組成的低通濾波電路，用于對CCD模擬信號進行濾波處理，濾除信號中的高頻噪聲；信號低通濾波電路主要由運算放大器AD744、輸入電阻R_4-1、反饋電阻R_4-2和濾波電容C₅組成；其中電阻R_4-3=R_4-2,使整個運放電路放大比例為1:1；反饋電阻R_4-2和濾波電容C₅并聯后跨接在運放輸出端和反相輸入端之間，共同影響濾器的截止頻率；

直流供電電路包括降壓變壓器、橋式整流濾波電路和線性穩壓電路；220V交流電經過變壓器降壓和整流濾波轉換為直流電，然后經過線性穩壓電路為波形發生電路，信號調幅電路，信號疊加電路，信號低通濾波電路供電。