[发明专利]通用型电子倍增CCD驱动系统及其方法

权利要求书

1.一种通用型电子倍增CCD驱动系统，其特征在于包括NI主机、电子倍增CCD器件背板、转移时钟驱动电路、倍增时钟驱动电路、第一直流偏置电压电路A、第二直流偏置电压电路B、相关双采样电路以及为上述电路提供稳定工作电压的供电电源，NI主机包括第一模拟信号板卡A和第二模拟信号板卡B、FPGA板卡以及量化采样板卡，FPGA板卡的两个输出端口分别连接转移时钟驱动电路、倍增时钟驱动电路和相关双采样电路的输入端口，第一模拟信号板卡A的输出端口连接第一直流偏置电压电路A上的输入端口，第二模拟信号板卡B的输出端口连接第二直流偏置电压电路B上的输入端口，第一直流偏置电压电路A的输出端口连接转移时钟驱动电路的输入端口，第二直流偏置电压电路B的输出端口、时钟驱动电路的输出端口和倍增时钟驱动电路的输出端口分别连接电子倍增CCD器件背板的三个输入端口；电子倍增CCD器件背板的输出端口连接相关双采样电路的输入端口，相关双采样电路的输出端口连接NI主机中量化采样板卡的输入端口；

通过NI LabView实现NI主机设置转移时钟驱动信号、倍增时钟驱动信号和直流偏置电压信号的工作参数，由FPGA板卡和模拟信号板卡将时序信号、电压信号和控制信号发送至转移时钟驱动电路、倍增时钟驱动电路、直流偏置电压电路和相关双采样电路，得到电子倍增CCD器件正常工作所需的时钟驱动信号和偏置电压；

将电子倍增CCD安装于电子倍增CCD背板，在时钟驱动信号和偏置电压的作用下进行工作，即转移时钟驱动电路输出电子倍增CCD工作所需的转移时钟驱动信号；倍增时钟驱动电路输出电子倍增CCD工作所需的倍增时钟驱动信号；直流偏置电压电路输出电子倍增CCD工作所需的偏置电压信号，这三种驱动经由传输线发送至电子倍增CCD器件背板电路，驱动电子倍增CCD正常工作；

电子倍增CCD输出的图像信号通过相关双采样电路处理后，回传至NI主机的量化采样板卡接收，由NI主机控制信号采样，将图像信号量化采样，以图像数据形式保存；同时，NI主机对图像信号进行实时成像显示。

2.根据权利要求1所述的通用型电子倍增CCD驱动系统，其特征在于所述供电电源包括电源V1、V2、V3，电源V1的电压输出端口连接转移时钟驱动电路和相关双采样电路的电源管脚，电源V2的电压输出端口连接直流偏置电压电路的电源管脚，电源V3的电压输出端口连接倍增时钟驱动电路的电源管脚。

3.根据权利要求1所述的通用型电子倍增CCD驱动系统，其特征在于所述的转移时钟驱动电路包括信号转换单元和电压转换单元，每个信号转换单元的信号输入管脚接收到NI主机发送的低压差分形式时序信号后，将低压差分输入信号转换为CMOS电平信号，每个信号转换单元的各个输出管脚分别与电压转换单元的输入管脚连接，将不同的时钟驱动信号发送到电压转换单元；每个电压转换单元根据第一直流偏置电压电路A发送的电压值，分别将其对应的时钟驱动信号进行电压转换，信号的高、低电平转换为驱动电子倍增CCD器件工作所需要的电压值；各电压转换单元通过传输线与电子倍增CCD器件背板连接，提供电子倍增CCD器件工作所需的时钟驱动信号。

4.根据权利要求1所述的通用型电子倍增CCD驱动系统，其特征在于所述的第一直流偏置电压电路A、第二直流偏置电压电路B的电路板结构相同，第一、第二直流偏置电压电路均包括放大单元和二极管保护单元，放大单元和二极管保护单元连接，每个放大单元都能接收NI主机对应模拟信号板卡发送的模拟电压信号，按照运算放大器设置的反馈增益，将模拟电压放大，经过二极管保护单元，防止电压出现尖峰；第一直流偏置电压电路A的输出端口与转移时钟驱动电路的电压转换单元连接，将对应的模拟电压发送到电压转换单元。

5.根据权利要求1所述的通用型电子倍增CCD驱动系统，其特征在于所述的倍增时钟驱动电路包括FPGA控制单元、DAC单元和滤波放大单元，FPGA板卡输出的控制信号，发送到倍增时钟驱动电路的输入端口，进入FPGA控制单元的输入管脚，控制FPGA产生正弦波数字信号，通过DAC单元将数字信号转换成模拟正弦波信号，进入滤波放大单元的输入管脚，对该信号进行滤波和倍增放大处理，得到满足电子倍增CCD器件工作要求的倍增驱动信号，送至倍增时钟驱动电路的输出端口。