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EMCCD图像传感器CCD97时序驱动电路的设计2

发布时间:2020-07-03 发布时间:
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图7 RΦ1, 2, 3 驱动产生电路

它的驱动频率为11 MHz, 输出的上升时间不需要串接电阻调节, 可达10 ns。同理, FPGA_CLKR1, FPΦGA_CLKR2, FPGA_CLKR3 为FPGA 产生的10 MHz的驱动时序, ARM _ROE 为ARM 产生的门控信号。

这里还产生了一路控制行数据丢弃DG( Dump Gate) 门控信号。该信号的摆幅同RΦ1, 2, 3。以上电路的连接均通过Mult isim 仿真, 仿真波形如图8、图9 所示。

图8 IΦ , SΦ 仿真波形

图9 R Φ仿真波形

2. 2. 2 RΦ2HV 高压倍增驱动设计

RΦ2HV 的幅值决定着倍增倍数, 是EMCCD 的一项重要可调参数, 必须在指定范围内可调以满足不同场合的应用。在设计RΦ2HV 时, 由于其驱动电压摆幅高,现有的专用驱动芯片不能满足其高压驱动要求, 必须采用特殊方法实现。根据E2V 的文档, RΦ2HV 的波形即可以是正弦波, 也可以是方波。如果为方波, 则其高电平要先于R Φ1 变高, 如果为正弦波, 则要求其波峰要在RΦ1 下降时到达。

如果采用方波脉冲, 因为RΦ2HV 为11 MHz, 根据计算, 其系统值将达2 W, CCD97 上的功耗也将达到1 W; 如果采用正弦波形式, 可使CCD97 上的功耗降到100 mW。在此, 采用正弦波方式产生RΦ2HV。

周期矩形脉冲信号用傅里叶级数展开后, 除了基波外, 只有奇次谐波, 在通过一个低通滤波器后, 便能转化成正弦波。因为FPGA 只能产生T TL 时序, 这里通过先将T TL 的方波转化成正弦波, 即可通过一个7 阶的巴特沃斯滤波器, 将20 MHz 以后的高频分量衰减, 保留基频。在得到10 MHz 的正弦信号后, 通过第一级放大, 这里采用Natio nal Semiconducto r 公司生产的LM6172 来构成。LM6172 为双通道高速、低失真、低功耗的电压反馈型放大器。通过将LM6172 的双放大器组合起来形成双端输入/ 双端输出以增加带负载能力。


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