[发明专利]一种实现EMCCD特有驱动信号的系统

说明书

技术领域

本发明属于CCD驱动技术领域，具体涉及一种实现EMCCD(ElectronMultiply CCD)特有高速高压驱动信号的系统。

背景技术

目前，国内EMCCD特有高速高压驱动信号的实现方法报道很少；通常采用集成的驱动芯片来实现CCD的驱动，对于一些特殊的高压驱动信号，可采用分立三极管和MOSFET来实现。

对较暗目标进行成像时，如果CCD的读出放大器噪声比较大，常常会掩盖有用信号，尤其是在读出速度较高的情况下，读出噪声会随着读出速度的提高而增大。随着CCD制作工艺的不断发展，EMCCD的问世使得微小的信号也能克服读出放大器的噪声，而且此类CCD在不需要任何附加结构的情况下，能够得到与ICCD差不多的图像质量；EMCCD的基本结构与传统的帧转移CCD大致相同，但在读出寄存器和读出放大器之间加入了数百个增益寄存器，它的电极结构不同于转移寄存器，信号在这里得到了增益。在增益寄存器中，实现雪崩倍增所需的高压电场是在增益寄存器中由相邻电极间大电位差形成的，通常一个电极上约20～50V的高幅值信号而另一个电极保持低直流偏压，通过调节高幅值脉冲的高电平来改变两电极之间的电位差从而调控倍增因子。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现EMCCD特有驱动信号的系统，其可以实现对输出信号的数字控制，大大降低了电路功耗和对高速大功率器件的依赖性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种实现EMCCD特有驱动信号的系统，包括控制器、第一可调电压器、第二可调电压器、集成驱动器、隔直电路、直流电平嵌位电路、可调电感、可调电阻和匹配电容，所述控制器分别与集成驱动器、第一可调电压器、第二可调电压器连接，控制器向集成驱动器输入时序驱动信号，并根据当前的增益要求，分别向第一可调电压器和第二可调电压器输出对应的数字参数值；所述第一可调电压器与集成驱动器连接，其根据接收到的所述控制器输出的数字参数值输出对应的电压，为集成驱动器提供电源，实现集成驱动器输出信号幅度的数字控制；所述隔直电路与集成驱动器连接，其用于去除集成驱动器输出信号的直流电平；所述第二可调电压器与直流电平嵌位电路连接，其根据接收到的所述控制器输出的数字参数值输出对应的电压，并经直流电平嵌位电路向LC谐振电路提供直流偏置；所述可调电感、可调电阻和匹配电容与EMCCD管脚相连，组成RLC串联谐振电路；可调电感和匹配电容用于保证RLC电路在特定的工作频率下电路处于谐振状态，可调电阻用于微调电路的品质因数，同时在电路谐振的调试过程中用于限流防止EMCCD管脚上的信号超出EMCCD的正常工作范围。

本发明的有益效果如下：

1、高速高压驱动信号不通过传统的驱动电路获得，而是主要利用CCD管脚的等效电容、等效电阻和外部的电感器、电阻器组成的RLC串联谐振电路来获得，大大降低了对驱动器件的要求，同时也大大降低了该电路的功耗；

2、输出信号的幅度调节通过改变第一可调电压器中数字电位器的电阻值从而改变第一可调电压器的输出电压进而改变了集成驱动器的电源电压，实现了输出信号幅度的数字控制；

3、通过第二可调电压器接收到的数字参数值改变内部数字电位器的电阻值，从而改变DC-DC升压电路中的输出电压值，并经直流电平嵌位电路向RLC谐振电路提供直流偏置，使每次更改输出信号幅度值后输出信号的高低电平仍在正常的工作范围内；

4、可通过改变可调电阻的阻值来改变谐振电路的品质因数Q，从而在输入信号幅度不变的情况下改变输出信号的幅度；为降低RLC电路谐振调试的困难，可在电路接近谐振时，测试出输出信号的幅度在不同值下所需的输入信号幅度和相位及嵌位电路所需的直流电平值并存储在控制器内部，采用查表的方式，控制器根据所需的输出信号幅度值同时输出对应的幅度参数、嵌位电平参数并调整输出时序驱动信号的相位，保证最终输出的CCD驱动信号满足工作时序要求。

附图说明

图1是本发明的高速高压驱动信号电路原理示意图。

图2是本发明实现EMCCD特有驱动信号的系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。