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线阵CCD驱动方案2(OS整形→差分)

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这一部分主要讲整形,差分部分已经在上一章节中给出http://blog.chinaaet.com/detail/33385.html

目前选用的片子LM1081性能不佳,只能达到1MHz的速度,再高信号就不听话了!!

还有如果不加电容,即不滤波的话,那个波形,据说是振铃,可以通过阻抗匹配来消除,可是我不会,求助!!

剩下就没问题了,通过整形,然后给差分转换给DAC或者单端DAC,都是可以的!!!

 

1.1. CCD信号整形方案2

1.1.1. CCD信号增强

理想的运放工作在放大状态时,正相输入和反相输入端是等电位的,这是由运放的特性所决定的。因此为了改善方案1中的不足,弥补CCD信号弱的缺陷,拟采用运放跟随电路来增强CCD信号。

如图 3-7所示,使用了凌特的运放LM1801,实现了运放的跟随电路,增强了CCD的信号,便于后续电路的控制。

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图 3-7 运放跟随电路

电路信号测试如图 3-8所示,波形1为CCD信号输入,波形2为经过运放跟随增强后的信号,从波形上观察,除了尖峰的滤波,基本保持了信号的一致性,保证了CCD信号的一致性。

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图 3-8 运放跟随CCD信号变换

1.1.2. CCD信号整形电路

(1)CCD信号翻转+正偏

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图 3-9 运放饭庄+正偏电路

如图 3-9所示,实现了CCD信号的翻转+正偏功能!这两个共同能可以通过拆分来理解,通过等效电路分析,可以认为运放的正负输入端是短接的,因此可以首先假定VB1=0V即则电路可以理解为如下:

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图 3-10 运放翻转等效电路1

此时由于RG = RF,因此Vout = -VOS,相当于CCD信号翻转!

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图 3-11 运放翻转等效电路2

而当VB加的电压不为0的时候,电路将在VB=0的基础上正偏,即实现加法器的功能,通过调节基准电压则算法如公式1所示:

wps_clip_image-23667 (公式1)

最后相对于运放跟随后的电路,在实现CCD信号翻转,正偏电路后的波形图如图 3-12所示:

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图 3-12 运放整形波形变换图

(2)CCD信号滤波电路实现

从上图可以看出,在经过运放翻转,正偏电路后的电路,在信号中介入高频分量,为了信号的完整性,需要进行一定程度的滤波,以实现整形后的平滑。由于CCD信号为交流信号,根据电容的通交流,阻直流功能,以及电容的阻抗作用,在运放中可以采用一定容值的电容,实现了信号的平滑。在电路实际调试测试中,多次试验,最终测试以5pf电容为1MHz下最佳滤波状态,电路图如图 3-13所示:

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图 3-13 CCD信号整形+滤波电路

最终整形CCD型号平滑后的波形图如图 3-14所示:

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图 3-14 CCD信号跟随后信号变换

1.2. CCD信号测试记录

CCD在经过CPLD的驱动,以及运放跟随,翻转,正偏,滤波电路后,最终实现了倒置的CCD信号的一系列整形运算,相对于源端信号输入,以及终端电路的输出,实现了如图 3-15的变形:

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图 3-15 CCD信号源端与终端对比

最后CCD信号在无光照的时候趋于0V,而在光照饱和的情况下趋于2V,刚好吻合了后端ADC的门限电压要求。

进行CCD帧信号探测,对比原始信号与整形后的信号波形,并且局部遮挡以实现一帧信号的渐变,波形对比图如图 3-16所示:

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图 3-16 CCD真心好探测源端与终端对比

 

 

 

 

最后给出了整个电路转换中的CCD信号整形,如下所示:

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