高速线阵相机电子学系统设计

摘要

在CCD探测中，CCD相机准确捕捉目标信号的关键技术之一是高速CCD驱动电路的设计。CCD的驱动时序根据CCD的型号来选择，不同的CCD，它的驱动时序也不尽相同，通常为关系比较复杂的周期性脉冲信号，为其匹配合适的驱动器，就可以达到最优化的性能设置。因此必须根据CCD的工作时序来设计不同的驱动电路。 本文通过对几个常用的CCD进行驱动时序分析，总结归纳了一些常规CCD驱动电路的实现方法。同时提出关于线阵相机数据采集系统的方案，主要的思路是从探测器获取光信号，通过光纤把信号传输到远端，在远端用电荷耦合器件CCD接收光信号。由于CCD器件一般都包含大量的感光单元(像素)，将每一根光纤信号都对准CCD一个或者多个感光像素上面，再将像素上收集的光信号通过转换，传输到输出端，那么每个电荷耦合器件都可以同时采集并存储大量通道的信息。CCD信号的输出方式是串行的，所以只需要在它的输出端用一路ADC变换电路，就可以依次对其保存的信息进行采样变换，这样的做法大大节省了电子学通道的数量。而在传统的方案中，每一个探测器通道都需要一个专用的ADC变换电路。采用CCD接收光信号的方案，可以在很大的程度上压缩采集系统的造价。 论文第一章提出了一个基于CCD的高速线阵相机系统概述，并且介绍了相关的背景和系统设计框图。 第二章和第三章为本论文的重点，介绍了CCD的选择与驱动和数据图像采集两个方面的基础知识，并详细介绍了各个模块的功能和实现方案。 第四章介绍了电源系统的设计。 第五章为总结和展望。总结了设计中存在的问题以及改进的意见。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 高速线阵相机系统概述

1.1线阵相机系统概述

1.1.1线阵CCD相机的概述

1.1.2线阵CCD和面阵CCD

1.1.3CCD相机的参数

1.2高速线扫描相机的系统结构

1.2.1相机的基本结构

1.2.2相机的工作模式

1.3高速相机的应用

第二章 CCD选择与驱动

2.1线阵CCD工作原理及选择

2.1.1工作原理

2.1.2线阵CCD器件选择

2.2常用CCD芯片的特点及其驱动参数分析

2.3电路实现

2.4实验测试

第三章 数据图像采集系统

3.1数据系统设计介绍

3.1.1常见的ADC结构特点

3.1.2ADC的性能参数

3.1.3ADC前端电路的设计步骤

3.2基于CCD的数据采集系统的设计

3.2.1采集系统接口设计

3.2.2系统时钟设计

3.2.3测试结果

第四章 电源系统设计

4.1CCD相机电源的电气特性

4.2开关稳压电路

4.3线性稳压电路

4.4CCD相机电源系统设计对策

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文