[發(fā)明專利]通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710524708.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107277397B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何偉基;盧斯洋;曾超林;陳錢;顧國(guó)華;張聞文;錢惟賢;隋修寶;任侃;于雪蓮;李宏哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N5/372
• 分類號(hào): H04N5/372;H04N5/378
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括NI主機(jī)、電子倍增CCD器件背板、轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、第一直流偏置電壓電路A、第二直流偏置電壓電路B、相關(guān)雙采樣電路以及為上述電路提供穩(wěn)定工作電壓的供電電源，NI主機(jī)包括第一模擬信號(hào)板卡A和第二模擬信號(hào)板卡B、FPGA板卡以及量化采樣板卡，F(xiàn)PGA板卡的兩個(gè)輸出端口分別連接轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路和相關(guān)雙采樣電路的輸入端口，第一模擬信號(hào)板卡A的輸出端口連接第一直流偏置電壓電路A上的輸入端口，第二模擬信號(hào)板卡B的輸出端口連接第二直流偏置電壓電路B上的輸入端口，第一直流偏置電壓電路A的輸出端口連接轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的輸入端口，第二直流偏置電壓電路B的輸出端口、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的輸出端口和倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的輸出端口分別連接電子倍增CCD器件背板的三個(gè)輸入端口；電子倍增CCD器件背板的輸出端口連接相關(guān)雙采樣電路的輸入端口，相關(guān)雙采樣電路的輸出端口連接NI主機(jī)中量化采樣板卡的輸入端口；

通過NI LabView實(shí)現(xiàn)NI主機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)、倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)和直流偏置電壓信號(hào)的工作參數(shù)，由FPGA板卡和模擬信號(hào)板卡將時(shí)序信號(hào)、電壓信號(hào)和控制信號(hào)發(fā)送至轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、直流偏置電壓電路和相關(guān)雙采樣電路，得到電子倍增CCD器件正常工作所需的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)和偏置電壓；

將電子倍增CCD安裝于電子倍增CCD背板，在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)和偏置電壓的作用下進(jìn)行工作，即轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路輸出電子倍增CCD工作所需的轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)；倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路輸出電子倍增CCD工作所需的倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)；直流偏置電壓電路輸出電子倍增CCD工作所需的偏置電壓信號(hào)，這三種驅(qū)動(dòng)經(jīng)由傳輸線發(fā)送至電子倍增CCD器件背板電路，驅(qū)動(dòng)電子倍增CCD正常工作；

電子倍增CCD輸出的圖像信號(hào)通過相關(guān)雙采樣電路處理后，回傳至NI主機(jī)的量化采樣板卡接收，由NI主機(jī)控制信號(hào)采樣，將圖像信號(hào)量化采樣，以圖像數(shù)據(jù)形式保存；同時(shí)，NI主機(jī)對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)成像顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述供電電源包括電源V1、V2、V3，電源V1的電壓輸出端口連接轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路和相關(guān)雙采樣電路的電源管腳，電源V2的電壓輸出端口連接直流偏置電壓電路的電源管腳，電源V3的電壓輸出端口連接倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的電源管腳。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路包括信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和電壓轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)輸入管腳接收到NI主機(jī)發(fā)送的低壓差分形式時(shí)序信號(hào)后，將低壓差分輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CMOS電平信號(hào)，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元的各個(gè)輸出管腳分別與電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入管腳連接，將不同的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到電壓轉(zhuǎn)換單元；每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換單元根據(jù)第一直流偏置電壓電路A發(fā)送的電壓值，分別將其對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，信號(hào)的高、低電平轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電子倍增CCD器件工作所需要的電壓值；各電壓轉(zhuǎn)換單元通過傳輸線與電子倍增CCD器件背板連接，提供電子倍增CCD器件工作所需的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一直流偏置電壓電路A、第二直流偏置電壓電路B的電路板結(jié)構(gòu)相同，第一、第二直流偏置電壓電路均包括放大單元和二極管保護(hù)單元，放大單元和二極管保護(hù)單元連接，每個(gè)放大單元都能接收NI主機(jī)對(duì)應(yīng)模擬信號(hào)板卡發(fā)送的模擬電壓信號(hào)，按照運(yùn)算放大器設(shè)置的反饋增益，將模擬電壓放大，經(jīng)過二極管保護(hù)單元，防止電壓出現(xiàn)尖峰；第一直流偏置電壓電路A的輸出端口與轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的電壓轉(zhuǎn)換單元連接，將對(duì)應(yīng)的模擬電壓發(fā)送到電壓轉(zhuǎn)換單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路包括FPGA控制單元、DAC單元和濾波放大單元，F(xiàn)PGA板卡輸出的控制信號(hào)，發(fā)送到倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的輸入端口，進(jìn)入FPGA控制單元的輸入管腳，控制FPGA產(chǎn)生正弦波數(shù)字信號(hào)，通過DAC單元將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬正弦波信號(hào)，進(jìn)入濾波放大單元的輸入管腳，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波和倍增放大處理，得到滿足電子倍增CCD器件工作要求的倍增驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送至倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的輸出端口。