[发明专利]一种电子倍增CCD用三电平高压驱动转换电路

说明书

本发明涉及一种电子倍增CCD用三电平高压驱动转换电路，包括依次连接的上位计算机和主控模块，主控模块分别连接前极时序电平转换电路、高电平驱动模块和中低电平驱动模块，前极时序电平转换电路、高电平驱动模块和中低电平驱动模块分别连接推挽驱动电路。本发明电子倍增CCD的三电平驱动转换电路可通过主控模块任意调节驱动信号的高中低三路电平值，波形建立时间达到纳秒级，同时高电平驱动电压可超过35V，满足电子倍增CCD像元内倍增需要的高压驱动信号要求，可方便设置任意电子倍增CCD电路的三电平倍增驱动信号，以达到其最佳成像效果。

技术领域：

本发明涉及电子倍增CCD技术领域，具体是一种电子倍增CCD用三电平高压驱动转换电路。

背景技术：

电子倍增CCD技术属于微光成像领域，电子倍增CCD电路具有灵敏度高、噪声低、量子效率高等优势。部分电子倍增CCD图像传感器工作时需要施加三种电平信号，分别是低电平、中电平和高电平，为电子倍增CCD提供倍增驱动信号。为了实现更好的成像效果，对电子倍增CCD倍增级的输入信号幅值有更高的要求，一般需达到20V~50V。当倍增级的输入信号幅值低于20V时将不会产生碰撞电离效应，像元内倍增工作时需要高电平高压驱动信号，非倍增时需要中低电平驱动信号。

目前市场上CCD驱动时序信号设计大多采用主控模块产生TTL电平信号，然后再对时序信号进行功率驱动，产生满足CCD时序的驱动信号。但因为FPGA等主控芯片只有“0”和“1”两种逻辑状态，这样产生的驱动信号只有高电平和低电平两种状态，而无法产生第三种电平信号，需要自行设计电子倍增CCD专用的三电平高压驱动转换电路。

经过对现有专利检索，中国实用新型专利《一种CCD专用三电平驱动电路》（授权号CN203563048U），实现了一种CCD图像传感器电路专用的三电平驱动电路，但无法提供电子倍增CCD工作所需的高压驱动信号。中国发明专利《一种用于EMCCD的数控高压倍增电路》（专利号CN104735370B），包括直流电平转换电路、数模转换电路和推挽驱动电路，提供了一种用于EMCCD的数控高压倍增电路，满足倍增稳定性，具备小型化和低功耗的特点，该专利提供了一种CCD倍增所需的数控高压倍增电路，但没有解决电子倍增CCD工作所需的三电平驱动信号。光学技术期刊第33卷第五期《三电平阶梯波形CCD时序驱动电路设计》介绍了一种驱动CCD芯片所需的三电平驱动电路，但无法提供电子倍增CCD工作所需的高压驱动信号。

发明内容：

本发明的目的就是要解决现有技术中存在的缺点提供的一种电子倍增CCD用三电平高压驱动转换电路。

本发明采用了如下技术方案：

一种电子倍增CCD用三电平高压驱动转换电路，包括依次连接的上位计算机和主控模块，主控模块分别连接前极时序电平转换电路、高电平驱动模块和中低电平驱动模块，前极时序电平转换电路、高电平驱动模块和中低电平驱动模块分别连接推挽驱动电路。

上位计算机将设置的高低电平值转换为数字信号传输给主控模块，再由主控模块控制高电平驱动模块和中低电平驱动模块输出相应的高电平及中低电平作为推挽驱动电路的驱动信号；主控模块输出一路时序控制信号，经前极时序电平转换电路转换为两路相位相反、电平幅度增加的时序信号，作为后级推挽式驱动电路的时序信号。

所述推挽式驱动电路选用参数匹配的一对NMOS管和PMOS作为功率驱动芯片。

发明的有益效果

电子倍增CCD的三电平驱动转换电路可通过主控模块任意调节驱动信号的高中低三路电平值，波形建立时间达到纳秒级，同时高电平驱动电压可超过35V，满足电子倍增CCD像元内倍增需要的高压驱动信号要求，可方便任意设置电子倍增CCD电路的三电平倍增驱动信号，以达到其最佳成像效果。