【摘 要】
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经过多年的发展,CCD在工业检测、安防监控、天文观测、空间探测等领域得到了广泛应用,应用范围从可见光扩展到微光环境中。EMCCD (Electron MultiplicationCCD)是一种新型固
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经过多年的发展,CCD在工业检测、安防监控、天文观测、空间探测等领域得到了广泛应用,应用范围从可见光扩展到微光环境中。EMCCD (Electron MultiplicationCCD)是一种新型固态成像器件,采用片上增益技术实现了与ICCD、EBCCD相近的灵敏度,具有高量子效率、低噪声等优点,在微光成像领域具有广阔的发展前景。驱动电路设计是EMCCD成像系统的重要组成部分,由于数字信号噪声容限大,抗干扰能力强,前端模拟电路设计对EMCCD成像质量起决定作用。本文介绍了EMCCD的结构和工作原理,对EMCCD主要性能指标进行分析,为驱动电路设计提供理论基础。选用E2V公司生产的CCD97作为图像传感器,利用FPGA产生CCD97的逻辑时序,采用集成器件和分立器件实现CCD97的驱动电路和模拟前端的设计,使用带有相关双采样(CDS)功能的12位A/D模数转换芯片对CCD97的模拟输出信号数字化。从电源分配系统(PDS)的角度出发,分析稳压电源的工作原理,研究低噪声偏置电源设计,实现EMCCD倍增增益调节。重点介绍了倍增极驱动电路设计、模数转换电路设计、低噪声电源设计和板级设计等关键组成部分的实现方法及信号优化。设计出一款低噪声、低功耗、适用于微光成像的EMCCD相机。整机调试结果表明,EMCCD相机在低照度条件下能正常工作,成像清晰并具有较高信噪比,满足了应用要求。
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