ccd信号处理电路

作者：dolphin时间：2012-07-30

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　红外CCD 与可见光CCD 在成像原理上是一样的,但红外CCD 接受的是红外辐射,它的输去除直流(高背景) 的电路原理框图可如图1 所示. 其设计思想是:红外成像跟踪系统在目标跟踪过程中,不断输出采集的数据. CPU 对前一帧采集的数据进行处理,找出直流分量的大小,按一定比例(该比例取决于电路的放大倍数) 转换成相应的数据,在下一帧起始信号到来时,CPU 将该数据输出并锁存到并行口上,经过D/A 转换和放大变成一定的直流分量,加到差分放大器的反相端,以此抵消下一帧信号的直流分量. 这是因为成像跟踪过程中,相邻两帧图像发生突变的可能性不大,可以用前一帧的直流分量为下一帧提供参考.

增益控制电路的目的是使放大倍数可调,以适应不同信号强度的放大要求. 此电路的设计常用多量程方式、数字电位器方式和可编程增益放大器方式.

2. 2 　数字电位器方式

3. 1 　CCD 信号处理电路的专用芯片VSP3010

　图6 为简化的VSP3010 输入等效电路.V CLAM P是箝位电压,不论输入信号的直流分量多大,都将箝位到同一个电平上,以此去除信号中的背景直流分量. 另外,在驱动脉冲CK1 和CK2 的作用下,相关双采样是对CCD 的每个单元输出信号进行两次采样,两次采样结果相减,可去除CCD 像元移位输出中的残留电荷对信号的影响.

VSP3010 的各种工作模式都由命令字来配置. 片内有7 个寄存器:1 个配置寄存器(7 位) 、3个通道补偿寄存器(8 位) 和3 个通道增益寄存器(5 位) . 一旦设置好寄存,VSP3010 就能正常工作. 其中,通道增益寄存器控制各通道宽带放大器的增益,增益计算公式为: A V = 4/ (4 - 0.1 X) ,其中X 为5 位二进制数(0～31) . 向通道增益寄存器写入不同的X , 则放大器的增益不一样,以此实现可编程放大. 通道补偿寄存器用于放大器的调零.

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尽管红外CCD 信号处理电路的设计多种多样,但在红外成像跟踪系统和红外焦平面信号处理系统中,使用VSP3010 和CPLD 芯片来设计CCD 信号处理电路,会使得电路的设计和调试变得简单,同时又能减小体积,增强系统的抗干扰性能. 另外,本文所介绍的去除直流电路和自动增益控制电路,也可用于其他红外探测器输出信号的处理电路中,因此,有着有一定的参考意义.
参考文献
1 　杨宜禾,岳敏,周维真. 红外系统[M] . 第二版. 北京:国防工业出版社,1995. 1732190
2 　杨振江,孙占彪,王曙梅等. 智能仪器与数据采集系统中的新器件及其应用[M] . 西安:西安电子科技大学出版社,2001. 2802283
3 　宋万杰,罗丰,吴顺军. CPLD 技术及其应用[M] . 西安:西安电子科技大学出版社,1999 :2211

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