[发明专利]一种TDI CCD输出信号预处理器

权利要求书

1.一种TDI CCD输出信号预处理器，其特征在于包括信号低通滤波电路、光耦隔离放大电路、复位噪声滤除电路、电位调节放大及双向限幅电路、时序发生电路和直流供电电路；各电路的连接关系为：信号低通滤波电路对TDI CCD输出信号进行低通滤波和放大处理后，输入到光耦隔离放大电路，输出与上一级电气隔离的信号，并输入到复位噪声滤波电路，复位噪声滤波电路对该信号进行相关双采样处理，得到滤除复位噪声的信号，并送至电位调节放大电路，进行信号电位的调节和放大，然后输入给双向限幅电路进行信号电平的上下限幅；时序发生电路输出复位电平采样脉冲SHP和信号电平采样脉冲SHD至相关双采样电路；直流供电电路分别与信号低通滤波电路、光耦隔离放大电路、复位噪声滤除电路、电位调节放大及双向限幅电路和时序发生电路相连，为它们提供所需的直流电压；其中，

信号低通滤波电路，用于对TDI CCD输出信号进行预放大并滤除信号中的高频噪声；主要由运算放大器AD817、输入电阻R2、反馈电阻R3和滤波电容C5组成；TDI CCD输出信号经输入电阻R2接AD817的反相输入端2管脚，反馈电阻R3和滤波电容C5并联后跨接在AD817的输出端6管脚和反相输入端2管脚之间，它们共同影响滤波器的截止频率；经滤波、放大后的信号U1由6管脚输出至下一级；

光耦隔离放大电路，用于对所述信号U1进行隔离放大，输出与U1隔离的信号U2；主要由两个光耦芯片TLP521和两个运放芯片AD848组成；所述信号U1经电阻R2-2后接入运放Q1C的反相输入端，Q1C的同相输入端经电阻R2-3后接+5V电源，同时经光耦W1光敏三极管后接地；运放Q1C的输出端经电容C2-1后接其反相输入端，输出端同时经电阻R2-1后接光耦W2的发光二极管的正极性输入端；光耦W1的正极性输入端接光耦W2的负极性输入端，负极性输入端接地；光耦W2的输出端一端接地，另一端接入运放Q2C的同相输入端；运放Q2C的同相输入端经变阻器R2-4和电阻R2-5后接+5V电源，输出端与其反相输入端短接，输出信号U2至下一级；

复位噪声滤除电路，用于对所述信号U2进行相关双采样处理，得到滤除复位噪声的信号；主要由一片CDS-1402和两个电位器R1、R2组成；所述信号U2分别接CDS-1402的3、4管脚；CDS-1402芯片的1管脚和9管脚分别接一个电位器R1、R2用于对输入电压进行补偿调节；CDS-1402的11、12管脚分别接时序发生电路的SHP和SHD信号，对所述信号U2进行采样、保持后得到分别携带TDI CCD输出信号参考电平信息的信号High和信号电平信息的信号Low；CDS1402芯片的7、8管脚相连，6脚经电位器R3与8脚相连，使两路信号High和Low进行差运算，得到仅携带TDI CCD输出信号中像元信号幅值信息的输出信号U3，由22脚输出至下一级；

电位调节放大、双向限幅电路，用于对所述信号U3进行电位调节、放大和双向幅度限幅保护；主要由集成运放芯片AD848、电位器Ro、Rf和两个限幅二极管2CK74组成；所述信号U3经电阻R3-1后接入AD848的同相输入端；AD848同相输入端经电阻R3-3后接电位器Ro的中心抽头，Ro的其它两端然后接+12V，通过电位器Ro进行信号直流电位的调节；AD848的反相输入端经电阻R3-2后接地，其输出端经电位器Rf后接入同相输入端，通过电位器Rf进行信号放大倍数的调节；AD848的输出端经R3-4后接二极管D1的正极和二极管D2的负极，D1负极接+5V电压，D2的正极接-5V电压；二极管D1、D2和±5V电压实现上下限为±5V的双向限幅功能，输出仅包含像元信号幅值信息的信号；

时序发生电路，用于产生相关双采样电路所需的参考电平采样脉冲SHP和信号电平采样脉冲SHD；包括晶振、拨码开关和CPLD器件；晶振为20MHz的有源晶振，为CPLD器件提供全局时钟，其3管脚的输出信号接CPLD器件的12管脚；拨码开关共5位，输出信号data[0]～data[4]分别接CPLD的15、16、17、18、20管脚，为CPLD器件提供用于改变输出采样脉冲频率的数码信号；CPLD经28、29、30、31管脚分别输出相关双采样电路中的参考电平采样信号SHP和信号电平采样信号SHD；

直流供电电路包括降压变压器、桥式整流滤波电路和线性稳压电路；220V交流电经过变压器降压和整流滤波转换为直流电，然后经过线性稳压电路为各电路供电。