CN102891968A - 基于crt驱动电路实现emccd高压驱动信号的系统 - Google Patents

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邹继鑫
张猛蛟
陈远金
李传军
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Abstract

本发明公开了一种基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，包括驱动时序、可调增益级、CRT驱动电路；驱动时序输入可调增益级的输入端，可调增益级的输出端与CRT驱动电路的输入端连接，CRT驱动电路的输出端与EMCCD的管脚相连；所述驱动时序的信号通过一调节元件输入所述可调增益级，通过调节所述调节元件改变可调增益级的输出增益，使CRT驱动电路的输出电压随之改变。本发明通过可调增益级、CRT驱动电路获得高压驱动信号，可在工作频率高、倍增电压高的场合下应用；采用数字信号控制，电路稳定性高；输出可调高压信号，可满足EMCCD在微光夜视下的应用需求。

Description

基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统
技术领域
本发明涉及一种实现EMCCD高压驱动信号的系统，属于CCD驱动技术领域。
背景技术
在微弱光下，利用CCD进行探测时，真实信号常常被读出噪声淹没，特别是在读出速率较高时，噪声也随之增大，导致无法获取真实信号。EMCCD（电子倍增CCD）和普通CCD最大的区别在于信号读出结构不同。EMCCD通过在读出放大器和水平读出寄存器之间增加具有电子倍增的结构，使原来的信号经过电子倍增以后再从读出放大器读出，避免了噪声在读出时也被放大的问题。然而，增益寄存器在实现雪崩倍增效应时，其中一个电极上的电压需要约20～50V的高幅值信号，与其相邻的低直流偏压形成大的电势差。所以，如何为EMCCD提供可调、高压的驱动信号，是本发明所要解决的技术问题。
目前，已有基于分立器件或者基于变压器实现的驱动方案，其不足之处是功耗偏大，结构复杂。而本发明是基于CRT驱动电路获得EMCCD所需的高压驱动信号，避免使用大功率器件以及繁琐的电路结构。具有系统结构简单，驱动能力强的优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现EMCCD高压驱动信号的系统，为EMCCD提供可调、高压的驱动信号。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，包括驱动时序、可调增益级、CRT驱动电路；
驱动时序输入可调增益级的输入端，可调增益级的输出端与CRT驱动电路的输入端连接，CRT驱动电路的输出端与EMCCD的管脚相连；
所述驱动时序的信号通过一调节元件输入所述可调增益级，通过调节所述调节元件改变可调增益级的输出增益，使CRT驱动电路的输出电压随之改变。
所述驱动时序由FPGA产生。
所述调节元件为电阻值可调的可调电阻。
所述调节元件为可调阻值的电位器。
所述电位器为机械电位器或数字电位器。
所述FPGA输出零电平和高阻态组合的信号。
所述可调增益级包括一运算放大器，所述运算放大器正相输入端通过所述数字电位器与FPGA连接；运算放大器输出端反馈连接至其反相输入端，同时运算放大器输出端连接至CRT驱动电路的输入端。
所述FPGA输出信号为高阻态时，接入所述运算放大器正相输入端的电压为+5V；所述FPGA输出信号为零电平时，通过FPGA设置所述数字电位器的阻值，使接入所述运算放大器正相输入端的低电平在0～+5V内变化。
本发明所达到的有益效果：
1.本发明通过可调增益级、CRT驱动电路获得高压驱动信号，可在工作频率高、倍增电压高的场合下应用；
2.采用数字信号控制，电路稳定性高；
3.数字电位器具有调节精度高的特点；
4.输出可调高压信号，即增益可调，满足EMCCD在微光夜视下的应用需求。
附图说明
图1为本发明所述一种基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统框图；
图2为本发明所述一种基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
结合图1，本发明的系统包括驱动时序、可调增益级、CRT驱动电路。驱动时序的输出端与可调增益级的输入端连接，可调增益级的输出端与CRT驱动电路的输入端连接，CRT驱动电路的输出端与EMCCD的管脚相连。驱动时序将信号输入可调增益级，可调增益级根据当前的增益要求，通过FPGA设置数字电位器的阻值，即改变可调增益级的输出增益，从而改变CRT驱动电路的输出电压，以满足EMCCD所需的高压幅值。
如图2所示，驱动时序可由FPGA产生，可调增益级包括运算放大器Q1，运算放大器Q1正相输入端通过数字电位器R2，数字电位器R2可通过FPGA控制调节电阻。在其他实施方式中也可采用可调电阻来调节电阻值。运算放大器Q1输出端Vout反馈连接至其反相输入端，同时运算放大器Q1输出端Vout连接至CRT驱动电路Q2的输入端6，7，9。运算放大器Q1的正电源端接+5V，负电源端接-5V，并且其正电源端通过并列的电容C1、电容C2接地，其负电源端通过并列的电容C3、电容C4接地。CRT驱动电路Q2的输出端1，2，3与EMCCD的管脚相连。
驱动时序可由FPGA产生，输出“零电平”和“高阻态”组合的信号。当输出信号为“高阻态”时，Vin为+5V；当输出信号为“零电平”时，通过FPGA设置数字电位器R2的阻值，使Vin的低电平在0～+5V内变化。Vin通过运算放大器Q1的正相输入端，缓冲后输出到CRT驱动电路Q2的输入端6，7，9，CRT驱动电路Q2的输出端1，2，3与EMCCD的管脚相连，并输出低电平为0和高电平在+15V～+45V之间可调的电压，从而满足EMCCD对高压驱动信号的需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，包括驱动时序、可调增益级、CRT驱动电路；
驱动时序输入可调增益级的输入端，可调增益级的输出端与CRT驱动电路的输入端连接，CRT驱动电路的输出端与EMCCD的管脚相连；
所述驱动时序的信号通过一调节元件输入所述可调增益级，通过调节所述调节元件改变可调增益级的输出增益，使CRT驱动电路的输出电压随之改变。
2.根据权利要求1所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述驱动时序由FPGA产生。
3.根据权利要求1所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述调节元件为电阻值可调的可调电阻。
4.根据权利要求1所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述调节元件为可调阻值的电位器。
5.根据权利要求1所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述电位器为机械电位器或数字电位器。
6.根据权利要求2所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述FPGA输出零电平和高阻态组合的信号。
7.根据权利要求6所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述可调增益级包括一运算放大器，所述运算放大器正相输入端通过所述数字电位器与FPGA连接；运算放大器输出端反馈连接至其反相输入端，同时运算放大器输出端连接至CRT驱动电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的基于CRT驱动电路实现EMCCD高压驱动信号的系统，其特征是，所述FPGA输出信号为高阻态时，接入所述运算放大器正相输入端的电压为+5V；所述FPGA输出信号为零电平时，通过FPGA设置所述数字电位器的阻值，使接入所述运算放大器正相输入端的低电平在0～+5V内变化。
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