一种ccd相机焦面双路驱动电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供了一种CCD相机焦面双路驱动电路，包括嵌位电平电路、相位不一致性调节电路、双路功率放大器、RC波形化电路、以及隔直电路。双路功率放大器用于驱动较高负载的高频信号，将原信号分成两路分别通过功率放大器再合并为一路信号；双路信号不一致性调节借助于RC波形化电路和放大器门限电压将合并前的驱动信号相位调节一致；信号隔直是对合并后的两驱动信号滤除直流分量，得到该频段下所用到的驱动信号交流分量；信号电平嵌位将隔直后的驱动信号电平嵌位到满足CCD要求的电平范围内。输入信号经双路功率放大器后再合成，使该双路驱动电路得带载能力大大增强，驱动信号的上升时间大幅减小，解决了高速大负载驱动能力不足的问题。
【专利说明】—种CCD相机焦面双路驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及CCD相机焦面高速驱动【技术领域】，具体地，涉及一种CCD相机焦面驱动电路。
【背景技术】
[0002]随着航天遥感CCD相机技术的高速发展以及用户需求的逐渐提高，我国航天遥感CCD相机对分辨率的要求逐年提升。随着分辨率的提高,系统行频也线性增加,从而要求CCD像元频率和驱动时钟频率同时提高。因此在CCD的大负载下如何提高高频驱动能力是CCD焦面电路目前面临的最大问题。
[0003]每种CCD器件都需要多种驱动信号。成像系统分辨率的提高直接对CCD驱动信号的上升时间、最小建立保持时间、以及噪声有严格的要求。目前，高分辨率下高等级的功率放大芯片无法达到以上要求。同时，CCD驱动信号的高低电平的精度也有mV级的严格的要求，且电平种类繁多，若逐个电源引入将会成倍地增加设计的复杂性，且容易引入成像系统更多的电源噪声，降低系统的信噪比。同时，供配电电源电压一旦确定，驱动信号的高、低电平值将无法调整，其精度往往满足不了驱动信号的要求，易造成CCD器件的损坏，或者影响CXD器件的输出精度。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:克服现有驱动方式驱动能力不足的问题，提供一种CCD相机焦面双路驱动电路，其依靠相位不一致性调节使信号分别通过两路功率放大器再合并。该电路大幅提闻了闻频大负载下对CCD的驱动能力。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案包括:
[0006]一种CCD相机焦面双路驱动电路，包括:嵌位电平电路、相位不一致性调节电路、第一功率放大器和第二功率放大器、RC波形化电路、以及隔直电路，其中，
[0007]嵌位电平电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、二极管、以及第三电容，所述第一电阻和第三电阻并联连接构成第一并联电路，所述第二电阻和第四电阻并联连接构成第二并联电路，并且第一并联电路的一端连接参考电位，另一端与第二并联电路的一端串连连接，而第二并联电路的另一端作为所述CCD相机焦面双路驱动电路的嵌位电平输入端；第三电容的一端与二极管的阳极端共同连接在第一并联电路与第二并联电路之间，第三电容的另一端连接参考电位，而二极管的阴极端作为所述嵌位电平电路的输出端;
[0008]所述相位不一致性调节电路包括第七电阻、第四电容、第八电阻、以及第五电容，所述第七电阻和第四电容串连连接构成第一串连电路，所述第八电阻和第五电容串连连接构成第二串连电路，并且第一串连电路和第二串连电路的一端连接在一起构成所述CCD相机焦面双路驱动电路的信号输入端，另一端均连接至参考电位；
[0009]所述第一功率放大器的输入端连接在所述第七电阻和第四电容之间，输出端连接至所述RC波形化电路中的第五电阻的一端；所述第二功率放大器的输入端连接在所述第八电阻和第五电容之间，输出端连接至所述RC波形化电路中的第六电阻的一端；
[0010]所述RC波形化电路包括第五电阻、第六电阻、以及第一电容，所述第五电阻的另一端与第六电阻的另一端均连接至所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接参考电位；以及
[0011]所述隔直电路由第二电容实现，所述第二电容的一端连接至所述第一电容的与所述第六电阻和所述第五电阻连接的一端，所述第二电容的另一端与所述二极管的阴极端并联连接在一起作为所述CCD相机焦面双路驱动电路的信号输出端。
[0012]与现有技术相比，根据本发明的CCD相机焦面双路驱动电路具备有益的技术效果:
[0013]在根据本发明的CCD相机焦面双路驱动电路中，输入信号通过双路功率放大后再合成，使得该双路驱动电路得带载能力大大增强，驱动信号的上升时间大幅减小，从而可驱动较高频率的驱动信号，解决了目前高速大负载驱动能力不足的问题。出于对输入信号走线不一致性、芯片差异等考虑，在输入端引入RC延时电路，依靠驱动器件输入门限的特点，应用RC延时的理论调节驱动器件的输出信号相位，解决了双路信号在功率放大后的相位不一致性导致合成信号失真及器件损伤。波形化电容的引入可精调合并后的驱动信号波形和交叉沿等，优化了 CCD的转移效率，抑制了 CCD的衬底反弹。另外，嵌位电路可在不增加外部输入电源的情况下，通过灵活选择控制电路的输入电平值实现对驱动信号的高、低电平进行控制，减少了供电电源的数量，降低了供电的复杂程度，提高了输出信号的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为根据本发明的CXD相机焦面双路驱动电路示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，根据本发明的CCD相机焦面双路驱动电路包括:嵌位电平电路、相位不一致性调节电路、第一功率放大器211和第二功率放大器212、RC波形化电路、以及隔直电路。具有双路功率放大、双路信号不一致性调节、信号波形化、信号隔直、以及信号电平嵌位五部分功能。
[0016]具体地，嵌位电平电路包括第一电阻(R1) 231、第二电阻(R2) 232、第三电阻(R3)
233、第四电阻(R4) 234、二极管(D1) 221、以及第三电容(C3) 243。第一电阻231和第三电阻233并联连接构成第一并联电路，第二电阻232和第四电阻234并联连接构成第二并联电路，并且第一并联电路的一端连接参考电位，另一端与第二并联电路的一端串连连接，而第二并联电路的另一端作为CCD相机焦面双路驱动电路的嵌位电平输入端202 ;第三电容243的一端与二极管221的阳极端共同连接在第一并联电路与第二并联电路之间，第三电容243的另一端连接参考电位，而二极管221的阴极端作为嵌位电平电路的输出端。
[0017]相位不一致性调节电路包括第七电阻(R7) 237、第四电容(C4) 244、第八电阻(R8)238、以及第五电容(C5) 245，第七电阻237和第四电容244串连连接构成第一串连电路，第八电阻238和第五电容245串连连接构成第二串连电路，并且第一串连电路和第二串连电路的一端并联连接在一起构成CXD相机焦面双路驱动电路的信号输入端201，另一端均连接至参考电位。
[0018]第一功率放大器(4)211的输入端连接在第七电阻237和第四电容244之间，输出端连接至RC波形化电路中的第五电阻(R5)235的一端；第二功率放大器(A2)212的输入端连接在第八电阻238和第五电容245之间，输出端连接至RC波形化电路中的第六电阻(R6)236的一端。
[0019]RC波形化电路包括第五电阻235、第六电阻236、以及第一电容(C1) 241。第五电阻235的另一端与第六电阻236的另一端均连接至第一电容241的一端,第一电容241的另一端连接参考电位。
[0020]隔直电路由第二电容(C2)242实现。第二电容242的一端连接至第一电容241的与第六电阻236和第五电阻235连接的一端，第二电容242的另一端与二极管221的阴极端并联连接在一起作为CCD相机焦面双路驱动电路的信号输出端203。
[0021]其中，第二电容242为隔直电容，第一电容241、第四电容244、及第五电容245为波形化电容，第三电容243为滤波电容。第一电阻231、第二电阻232、第三电阻233、以及第四电阻234为嵌位电阻，第五电阻235和第六电阻236为限流电阻。
[0022]双路功率放大器是为了驱动较高负载的高频信号，将原信号分成两路分别通过功率放大器再合并为一路信号。若合并前的信号相位不一致，合并后的驱动信号将会产生失真。因此，相位不一致性调节需要借助于RC电路将合并前的驱动信号相位调节一致。其原理是依靠输入端RC延时的调节和驱动器件输入门限电压，对驱动器件的输出波形进行延时。信号波形化是将合并后的驱动信号依靠波形化电容微调，用以抑制驱动信号电流过大而引起的过冲、调整驱动信号交叉沿，同时抑制CCD衬底反弹现象。信号隔直是对合并后的两驱动信号滤除直流分量，得到该频段下所用到的驱动信号交流分量，隔直电容的选取需要根据每条通路上输入信号频率范围以及CCD驱动管脚负载的大小来确定。嵌位电平电路用于将隔直后的驱动信号电平嵌位到满足CCD要求的电平范围内。
[0023]经由信号输入端201输入的信号的第一条通路依次经过第七电阻237和第四电容244组成的相位调节模块、第一功率放大器211、及第五电阻235。其中，第四电容244用以调节信号波形，使功率放大器的启动时间延后，从而调节输出信号的相位。经由信号输入端201输入的信号的第二条通路依次经第八电阻238和第五电容245组成的相位调节模块、第二功率放大器212、及第六电阻236。第五电容245的作用第四电容244。同时，第五电阻235和第六电阻236起到输出限流的作用，通过第五电阻235和第六电阻236后的两条通路合并为一条通路。合并后的驱动信号一方面经过波形化电容第一电容241与参考地(或称参考信号)连接。第一电容241与第五电阻235和第六电阻236又构成RC低通滤波器,用以滤除输出信号的高频噪声。合并后的驱动信号同时还经过隔直电容第二电容242，以滤除输出信号的直流分量。嵌位电阻第一电阻231、第二电阻232、第三电阻233、以及第四电阻
234、第三电容243、以及二极管221组成了嵌位电平电路。其中，第一电阻231和第二电阻232为粗调电阻，第三电阻233和第四电阻234为精调电阻，信号的参考电平由粗调电阻和精调电阻分压形成。第三电容243为参考电平的滤波电容。当二极管阴极端的信号电平大于其阳极端的参考电平时，二极管221断开，信号电平正常输出到信号输出端；当信号电平小于参考电平时，二极管221导通，此时嵌位参考电平输出到信号输出端。从而达到了将信号电平的高电平嵌位到指定参考电平的目的。若要将信号电平的低电平嵌位到指定参考电平，可将图1中的二极管221反向连接。即，若嵌位电平电路为低电平嵌位，二极管221的阴极端与隔直电容242的另一端连接作为信号输出端203 ;若嵌位电平电路为高电平嵌位，则二极管221的阳极端与隔直电容242的另一端连接作为信号输出端203。
[0024]相位不一致性调节:当CCD驱动方式不同时，驱动信号波形的周期T与波形的时间常数τ的关系是不同的。两相驱动脉冲的工作机理和三相、四相驱动脉冲不同，由于两相驱动脉冲始终有一个固定深度的势阱，所以它是靠电平来完成电荷的转移。两相驱动脉冲对时序波形的占空比要求比较严格，应该限定在50%左右，这样才能保证电荷经过不同的势阱时转移时间相同。对于RC时间常数τ，电压经过一个时间常数τ后，可以上升到幅值的63.2%;经过两个时间常数2 τ后，电压可以上升到幅值的86.5%。平时测得波形的上升时间和下降时间都是指幅值从10%_90%的时间，因此可以把平时测得的上升下降时间近似的看成是2倍的时间常数。
[0025]调节前，首先用示波器测量放大后的输出波形的相位差Tdelay。将需要延迟的波形对应的输入通路的电容加大。具体参数值选取需根据两通道当前负载电容C而定。依公式Tdelay= (2 τ r2 τ 2) Χη，可通过调节电容值从而达到调节功率放大后的输出信号相位，η为不同芯片门限电压值系数，可根据实测值反推得到；τ P τ2分别为两条通路信号的时间常数。其中，时间常数t=RC。R为信号线上阻抗值，C为负载电容值。
[0026]功率放大器的选取:首先，根据成像系统综合分析出该CCD的积分时间和工作频率。之后，需要根据具体CCD种类选择驱动信号的驱动方式。根据驱动方式和相位关系确定驱动信号的频率、上升时间、保持时间等。然后，跟据负载大小和驱动信号频率确定负载电流。最后，根据上升时间、负载电流、静态工作点功耗综合选取符合要求的功率放大器。
[0027]波形化电容的选取:由上面对相位不一致性调节的叙述所知，时间常数与周期的关系应为τ=Τ/4。在选取波形化电容时，根据时间常数公式T=RC和上述时间常数与周期的对应关系，可以较为准确`的计算波形化电容值。同时，第五电阻235和第六电阻236起到输出限流作用。电流的大小会影响驱动器件带载能力。因此，对于第五电阻和第六电阻的选取既要考虑带载能力，还要考虑电阻的热功耗。
[0028]隔直电容的选取:第二电容242滤除了输出通路上的直流分量。同时，对于交流部分，限流电阻第五电阻235和第六电阻236、隔直电容242、以及CCD负载电容组成了一条分压电路。因此，隔直电容C2的选取应尽量远大于CCD负载电容值，使得隔直电容C2的分压
作用尽可能小。具体计算由以下公式所示:乙2 =| 17 x7^7)/(i?+7^:+7^)。式中，
Vh为信号交流电压最大值V力隔直电容C2的分压值，Cl为CCD的负载电容，ω为信号频率，j为虚部。由此公式可知，当隔直电容容值为100倍负载电容以上时，隔直电容所分压的电压值小于0.0IVh，可忽略不计。
[0029]嵌位电阻的选取:第一电阻231和第二电阻232为粗调电阻。在测量实际电压后，可根据需要改变的电压值计算精调电阻第三电阻233和第三电阻234。
[0030]举例说明，假设嵌位电路选取高电平嵌位，嵌位电平输入为VINT。假设某CCD驱动信号实测值为V。，CCD驱动信号嵌位标准电压为VP。且实测电压大于粗调电压。实际电
压与粗调电压的差「/> = &-「/、/。加入精调电阻第三电阻233后预测电压值为
(A1 + M2 )
【权利要求】
1.一种CCD相机焦面双路驱动电路，其特征在于，包括:嵌位电平电路、相位不一致性调节电路、第一功率放大器(211)和第二功率放大器(212)、RC波形化电路、以及隔直电路，其中， 所述嵌位电平电路包括第一电阻(231)、第二电阻(232)、第三电阻(233)、第四电阻(234)、二极管(221)、以及第三电容(243)，所述第一电阻(231)和第三电阻(233)并联连接构成第一并联电路，所述第二电阻(232)和第四电阻(234)并联连接构成第二并联电路，并且第一并联电路的一端连接参考电位，另一端与第二并联电路的一端串连连接，而第二并联电路的另一端作为所述CCD相机焦面双路驱动电路的嵌位电平输入端(202);第三电容(243)的一端与二极管(221)的阳极端共同连接在第一并联电路与第二并联电路之间，第三电容(243)的另一端连接参考电位，而二极管(221)的阴极端作为所述嵌位电平电路的输出端； 所述相位不一致性调节电路包括第七电阻(237)、第四电容(244)、第八电阻(238)、以及第五电容(245)，所述第七电阻(237)和第四电容(244)串连连接构成第一串连电路，所述第八电阻(238)和第五电容(245)串连连接构成第二串连电路，并且第一串连电路和第二串连电路的一端连接在一起构成所述C⑶相机焦面双路驱动电路的信号输入端(201)，另一端均连接至参考电位； 所述第一功率放大器(211)的输入端连接在所述第七电阻(237)和第四电容(244)之间，输出端连接至所述RC波形化电路中的第五电阻(235)的一端；所述第二功率放大器(212)的输入端连接在所述第八电阻(238)和第五电容(245)之间，输出端连接至所述RC波形化电路中的第六电阻(236)的一端； 所述RC波形化电路包括第五电阻(235)、第六电阻(236)、以及第一电容(241)，所述第五电阻(235)的另一端与第六电阻(236)的另一端均连接至所述第一电容(241)的一端，所述第一电容(241)的另一端连接参考电位；以及 所述隔直电路由第二电容(242)实现，所述第二电容(242)的一端连接至所述第一电容(241)的与所述第六电阻(236)和所述第五电阻(235)连接的一端，所述第二电容(242)的另一端与所述二极管(221)的阴极端并联连接在一起作为所述CCD相机焦面双路驱动电路的信号输出端(203)。
【文档编号】H04N5/372GK103813109SQ201410035672
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】梁楠, 董龙, 贺强民, 王栋, 吴淞波, 于正阳, 刘正敏 申请人:北京空间机电研究所