[发明专利]一种变压器实现EMCCD信号驱动的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种CCD的驱动技术，具体涉及一种EMCCD的高速高压驱动信号的实现系统。

背景技术

对较暗目标进行成像时，如果CCD的读出放大器噪声比较大，常常会掩盖有用信号，尤其是在读出速度较高的情况下，读出噪声会随着读出速度的提高而增大。随着CCD制作工艺的不断发展，EMCCD的问世使得微小的信号也能克服读出放大器的噪声，而且此类CCD在不需要任何附加结构的情况下，能够得到与ICCD差不多的图像质量；EMCCD的基本结构与传统的帧转移CCD大致相同，但在读出寄存器和读出放大器之间加入了数百个增益寄存器，它的电极结构不同于转移寄存器，信号在这里得到了增益。在增益寄存器中，实现雪崩倍增所需的高压电场是在增益寄存器中由相邻电极间大电位差形成的，通常一个电极上约20～50V的高幅值信号而另一个电极保持低直流偏压，通过调节高幅值脉冲的高电平来改变两电极之间的电位差从而调控倍增因子。

如何将模拟电子技术和计算机的数字化技术结合起来，为EMCCD的驱动提供新的技术手段是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决现有的驱动方法功耗大且难以实现的问题，提供一种变压器实现EMCCD信号驱动的系统。

一种变压器实现EMCCD信号驱动的系统，该系统包括控制器、模数转换电路、MOSFET、集成驱动器、第一可调电压器、第二可调电压器、幅值计算电路、交流分量提取电路、直流分量提取电路、分压采样电路、直流电平嵌位电路、高频变压器、可调电感和可调电阻；

所述控制器的输出端分别与第一可调电压器的输入端、第二可调电压器的输入端和集成驱动器的输入端连接；所述控制器向集成驱动器输入时序驱动信号，控制器分别向第一可调电压器和第二可调电压器输出对应的数字参数值；

集成驱动器的输出端与MOSFET的栅极连接，集成驱动器输出的驱动信号作为MOSFET的驱动信号；所述MOSFET的漏极与高频变压器初级线圈的一端连接，高频变压器初级线圈作为MOSFET的负载，所述第一可调电压器的输出端与高频变压器初级线圈的另一端连接，第一可调电压器输出的电压作为高频变压器初级线圈的供电电压，所述高频变压器次级线圈的一端与直流电平嵌位电路的输入端连接，高频变压器次级线圈的另一端与可调电感的一端连接，可调电感的另一端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端与EMCCD的管脚连接，所述高频变压器、可调电感、可调电阻和EMCCD的管脚的等效电容组成RLC的串联谐振电路，所述第二可调电压器输出电压经直流电平嵌位电路向RLC谐振电路偏置电流；

所述分压采样电路的输入端与EMCCD的管脚连接，分压采样电路的输出端分别与交流分量提取电路的输入端、直流分量提取电路的输入端连接，所述交流分量提取电路的输出端与幅值计算电路的输入端连接，幅值计算电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述直流分量提取电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与控制器的输入端连接；所述分压采样电路采集与EMCCD的管脚信号成比例关系的低压信号，所述低压信号分别经交流分量提取电路和直流分量提取电路后获得交流电平信号和直流电平信号，所述交流电平信号经幅值计算电路后传送至模数转换电路，所述模数转换电路将直流电平信号和交流电平信号的幅度电平信号数字量化后传送至控制器，所述控制器根据输入的数字信号获得当前输出信号的最高和最低电平值，进行闭环控制。

本发明的有益效果：

一、本发明所述的高速高压驱动信号主要采用EMCCD管脚的等效电容和外部变压器的电感组成RLC串联谐振电路来获得，大大降低了对驱动器件的要求，同时也大大降低了该电路的功耗；

二、本发明所述的系统中输出信号的幅度调节通过改变第一可调电压器中数字电位器的电阻值从而改变第一可调电压器的输出电压进而改变了高频变压器的初级线圈电压，实现了输出信号幅度的数字控制；

三、本发明通过第二可调电压器接收到的数字参数值，改变第二可调电压器内数字电位器的电阻值，从而改变DC-DC升压电路中的输出电压值，并经直流电平嵌位电路向RLC谐振电路提供直流偏置，使每次更改输出信号幅度值后输出信号的高低电平仍在正常的工作范围内；

四、本发明采用模拟方法处理输出信号，可实时监测该高速高压驱动信号的最高最低电平值，实现输出信号电平的闭环控制，同时保证该脚电压始终处于正常的工作范围。

附图说明

图1为本发明所述的一种变压器实现EMCCD信号驱动的系统的原理图；