[发明专利]一种电子倍增CCD正弦波驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子倍增CCD正弦波驱动方法，属于电子倍增CCD微光成像技术领域。

背景技术

电子倍增CCD是微光成像的核心器件，利用电子倍增CCD的倍增效应可以排除读出噪声的影响，实现微弱光环境下的成像，甚至是光子计数功能。电子倍增的实现需要高频高压(频率≥10MHz、电压≥50Vpp)的驱动信号，现有的驱动方法有以下两种：

第一种是方波驱动方法，如图1所示，把低压方波通过高压缓冲器变为方波驱动信号，信号幅度有高压供电器决定。同时，为保证幅度的稳定，将产生的方波信号通过分压器反馈给采样/保持器，和控制电压一起控制并校正高压供电器。此方法的优点在于驱动信号的相位易于调整，能满足电子倍增CCD的大致需求；缺点在于电路复杂、调试难度大，且方波驱动信号对CCD的倍增寄存器的老化影响较大。

第二种是正弦波驱动方法，如图2所示，采用共振的原理，在控制时序的开关控制下，通过变压器在低压侧激励出低压的共振波，同时变压器另高压侧产生正弦波驱动信号，为保证幅度的稳定，也把输出信号通过分压器反馈给控制电压端，经误差积分器对共振波的幅值进行校正。此方法的优点在于电路形式简单、能耗小；缺点在于幅度和相位难以进行线性调整控制，调试难度大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种实现线性调整控制、调试便捷、电路简单、灵活可控的优化系统成像、提高成像质量的电子倍增CCD正弦波驱动方法。

本发明的技术解决方案是：一种电子倍增CCD正弦波驱动方法，通过以下步骤实现：

第一步，产生一组由N个点的归一化值组成的正弦波码流V₀，其中i＝0，1，2…N，N≥16；

第二步，将第一步产生的正弦波码流V₀与电子倍增CCD的时序信号Sig1同步后进行数模转换、低通滤波和放大后，得到放大的正弦波驱动信号V₀″′；

第三步，将放大的正弦波驱动信号V₀″′与电子倍增CCD的时序信号Sig1经过驱动电路得到的驱动信号Rφ1进行比较，得到放大的正弦波驱动信号V₀″′与驱动信号Rφ1的相位差

第四步，将放大的正弦波驱动信号与驱动信号Rφ1送入电子倍增CCD中，得到CCD图像数据均值D_A0；

第五步，将第一步产生的正弦波码流V₀进行相位的粗调，得到正弦波码流V_1j和V_2j，其中j＝1，2；

第六步，将粗调的正弦波码流V_1j和V_2j进行数模转换、低通滤波和放大后，得到放大的正弦波驱动信号V_1j″′和V_2j″′；

第七步，将放大的正弦波驱动信号V_1j″′和V_2j″′与电子倍增CCD的时序信号Sig1经过驱动电路得到的驱动信号Rφ1进行比较，得到放大的正弦波驱动信号V_1j″′和V_2j″′与驱动信号Rφ1的相位差和

第八步，将放大的正弦波驱动信号V_1j″′和V_2j″′与驱动信号Rφ1送入电子倍增CCD中，得到CCD图像数据均值D_A1j和D_A2j；

第九步，将第一步产生的正弦波码流V₀进行相位的细调，得到正弦波码流V_3m和V_4m，其中m＝1，2，…M，M≥5；

第十步，将精调的正弦波码流V_3m和V_4m进行数模转换、低通滤波和放大后，得到放大的正弦波驱动信号V_3m″′和V_4m″′；

第十一步，将放大的正弦波驱动信号V_3m″′和V_4m″′与电子倍增CCD的时序信号Sig1经过驱动电路得到的驱动信号Rφ1进行比较，得到放大的正弦波驱动信号V_3m″′和V_4m″′与驱动信号Rφ1的相位差和