[发明专利]一种低电平可调的高压脉冲转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低电平可调的高压(大于80V)脉冲转换器，属于CCD成像技术领域。

背景技术

电子快门对CCD成像系统的动态范围有重要作用，它可以通过控制信号来实现积分时间的无级控制，调节CCD的像面照度，从而使相机工作在合适的状态。但一般由于其信号的高电平较高而较难实现。目前，现有的电子快门信号的实现方法有以下几种：

第一种方法是通过可耐高压的集成电路器件进行信号放大来实现，这种方法对集成器件的耐压性能要求较高，实现起来很受限制，尤其是对航天领域来说。此外，采用这种方法实现的电路由于输出摆幅到供电电源有一定压差，会增加额外功耗，故其功耗一般较大。

第二种方法如图1所示，是通过驱动器件加交流耦合来实现，输入信号通过驱动器输出为幅度较高的驱动信号，然后通过交流耦合电容C和箝位电路将信号抬高，形成所需驱动信号。这种方法对驱动器件的要求也很高，当信号电压幅度较大时，就很难找到合适的驱动器件，而且这种方法的功耗相对也较大。此外，这种方法在调节低电平时需要同时调节箝位电平和驱动器供电电源，较为麻烦。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、功耗小的便于低电平调节的高压脉冲转换电路。

本发明的技术解决方案是：一种低电平可调的高压脉冲转换器，包括TTL电平输入级和输出驱动级，在TTL电平输入级和输出驱动级之间还级联有电平转换级，TTL电平输入级将输入的TTL电平脉冲转换为反相的负脉冲送入电平转换级，电平转换级将反相的负脉冲交流耦合后再产生高电压脉冲，送入输出驱动级，输出驱动级将高电压脉冲转换为带驱动能力的高电压脉冲信号输出，其中电平转换级由电容C1、结型场效应管J1、电阻R6、电阻R7、二极管D3和电阻R5组成，TTL电平输入级送入的反相负脉冲经电容C1连接到结型场效应管J1的栅极上，结型场效应管J1的漏极经电阻R6连接到供电电源VCC上、源极经电阻R7连接到参考电位GND上，电阻R5跨接在结型场效应管J1的栅极和源极上，二极管D3的阳极与结型场效应管J1的栅极相连、阴极与结型场效应管J1的源极相连。

所述的TTL电平输入级由电阻R1、三极管Q1、电阻R4、二极管D2、二极管D1、电阻R2和电阻R3组成，信号输入端INPUT2经电阻R1与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与参考电位GND相连，二极管D1的阳极与三极管Q1的发射极相连、阴极与三极管Q1的基极相连，电阻R2和电阻R3串联在供电电源VCC和参考电位GND之间，三极管Q1的集电极经电阻R4与电阻R2和电阻R3连接点相连，三极管Q1的集电极输出反相负脉冲。

所述的输出驱动级由三极管Q2、电阻R9、电阻R8、电容CL和二极管D4组成，电平转换级(2)送入的脉冲信号从三极管Q2的基极进入，三极管Q2的集电极经电阻R8与供电电源VCC相连、发射极经电阻R9和电容CL并联后连接到参考电位GND上，三极管Q2的发射极输出带驱动能力的高电压脉冲信号。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明采用电平转换级将TTL级的电平脉冲信号转换为高压的脉冲信号，通过交流耦合方式把低压控制信号叠加到场效应管栅源极之间，达到控制场效应管开断的目的，实现高电平和低电平之间的状态切换，且低电平采用电阻分压的简单方法来实现，电路原理简单、使用器件少；

(2)本发明电路原理简单，关键器件受限小，电路易于实现，低电平易于调节，且输出电平的幅度可以很高、电路的功耗相对较小；

(3)本发明可以满足了绝大多数CCD电子快门的电平需求，也可以用于其它需要高压脉冲信号的应用方面，具有很好的通用性和实用性。

附图说明

图1为现有的驱动器加交流耦合方案的原理框图；

图2为本发明的原理图；

图3为本发明最终产生的脉冲信号示意图；

图4为本发明输入的脉冲信号示意图；

图5为本发明输入级产生的输出信号示意图；

图6为本发明结型场效应管J1栅极、源极之间的电压示意图。

具体实施方式