[发明专利]一种高压方波驱动信号发生装置

说明书

技术领域

本发明属于微光成像技术领域，涉及一种高压方波驱动信号发生装置，主要用于驱动电荷耦合器件特有的电子增益寄存器产生电子增益。

背景技术

电子倍增电荷耦合器件(Electron Multiplying Charge Couple Device，EMCCD)是近十年来在CCD图像传感器领域的一项新技术，其在硅片上单独集成了数百级电子倍增寄存器，利用相邻两个栅极所形成的高压电场可在电子域将信号电子放大1000倍以上，获得非常高的灵敏度，特别适合于微光成像。相比于传统带像增强器的CCD，其结构和体积大大简化，在某些重量和体积敏感的应用场合具有较大优势。但电子倍增电荷耦合器件需要一种特有的低电压为4.0V、高电压在20V-49V范围内可调的正弦波或方波驱动信号来产生电子增益，该要求在电路具体实现时非常困难。对于某些电子倍增电荷耦合器件来说，其像素时钟频率达到了18MHz以上，这进一步增加了实现电子倍增电荷耦合器件高压增益驱动的难度。

电子倍增电荷耦合器件的高压增益驱动信号可以是正弦波或者方波，正弦波对CCD产生的功耗小，干扰小，可获得更小的CCD噪声，但对时序关系及电路带宽要求更为苛刻；方波功耗稍大，干扰更强，但对时序关系要求较为宽松，并且实现方法较正弦波容易。因此，目前市面上的EMCCD相机绝大部分是采用高压方波的方法来实现对电子增益的控制。

电子倍增电荷耦合器件的外围驱动电路是国内外微光成像领域的研究热点，特别是用于驱动电子倍增电荷耦合器件产生电子增益的高压正弦波或方波的产生方法。他们主要针对E2V公司的CCD97，CCD201等像素时钟约为10MHz的电子倍增电荷耦合器件研究低频驱动装置，而对于CCD60等像素时钟频率可达到18MHz的高压增益驱动电路涉足极少。他们采用的方法主要是通过一对互补的高速DMOS对管交替开关产生高压方波信号，但受限于高速DMOS对管的开关频率以及功耗急剧加大导致DMOS对管瞬时失效的问题而无法达到20MHz以上的驱动频率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对电子倍增电荷耦合器件现有高压方波驱动装置无法达到20MHz驱动频率而导致60型号电荷耦合器件无法达到理论帧频1000帧/秒的问题，发明了一种信号驱动频率可达到20MHz、信号幅度达到45V的电子倍增电荷耦合器件高压方波驱动信号发生装置。

(二)技术方案