CCD相機功率驅動電路設計

Fig.2 the circuit of CCD camera power driving
首先時序發(fā)生單元的時序信號經(jīng)過電容C1和C2耦合到二極管鉗位端，兩個二極管D1和D2及兩個電阻R1和R4用于把電容耦合過來的信號鉗位到固定的電平。這里正電平為+10V負電平為-10V。其中二極管D1把信號鉗位到正電平，使信號在正電平的基礎上向下擺動。同理二極管D2把信號鉗位到負電平，使信號在負電平基礎上向上擺動。注意二極管的方向要正確。這樣產生的兩個信號就用于控制兩個開關三極管的導通與截止。兩個互補的三極管的集電極接在一起作為開關輸出，注意若把發(fā)射極接在一起則為射極跟隨器而非開關工作。當加在Q2基極的控制信號向上擺動時，三極管Q2就會導通，而這時加在Q1基極的信號恰處在高電平期間，因而三極管Q1截止，所以輸出到負載C3的信號為低電平。同理，當加在Q2基極的控制信號為低電平時，三極管Q2截止，而這時加在Q1基極的信號恰以高電平向下擺動，因而三極管Q1導通，所以輸出到負載C3的信號為高電平。因此，該電路為反相驅動電路。電阻R3可以控制加在負載電容的波形的邊沿變化時間。

在該電路中，二極管選用Philips公司的高速肖特基二極管，型號為BAT85/PLP[6]。其參數(shù)為：反向連續(xù)電壓VR為30V，前向導通壓降VF在前向電流IF為1mA時為320mV。反向恢復時間trr為4ns。三極管也選用Philips公司的開關三極管，型號分別為BSR14/PLP[7]和BSR16/PLP[8]。其中VCEO參數(shù)BSR14/PLP為40V，BSR16/PLP為60V。集電極電流IC參數(shù)BSR14/PLP為800mA，BSR16/PLP為600mA。這些參數(shù)都可以滿足驅動波形電壓范圍寬，瞬態(tài)電流大的要求。

上述電路的各個元器件參數(shù)是按照10MHz的像素轉移時鐘給出的，若為其他的轉移時鐘或頻率有所變化，則可以修改上述參數(shù)，而電路結構形式不變化。

4仿真及實驗結果

為了驗證設計的正確性及合理性。上述設計的電路在Cadence公司的OrCAD PSpice AD軟件下進行了仿真。仿真的結果也再次證明了設計電路的合理性。圖3為仿真結果的波形圖，從圖中可以看出該電路為反相驅動，輸出相對與輸入有10ns左右的延時。輸出波形在幅度上和邊沿變化時間上均符合要求。

圖3 仿真結果波形圖

Fig.3 the waveform of simulation result
按照上述電路結構，我們采用對應的元器件搭建了相應的實際電路。實驗的結果和仿真的結果基本一致。這表明此電路可以用在CCD相機中，這樣可以降低成本提高可靠性。

5結論

本文的創(chuàng)新點是：以較少的分立元器件實現(xiàn)了高性能的CCD功率驅動電路，它可以用在傳統(tǒng)CCD功率驅動集成電路在一些情況下無法勝任的場合。
CCD功率驅動電路對CCD相機的性能具有較大的影響。而目前可供使用的CCD功率驅動集成芯片有時候需要外加電平搬移電路有時候無法滿足電壓擺幅等方面的要求，且實現(xiàn)時成本較高。為此，本文設計了采用分立元器件實現(xiàn)的CCD功率驅動電路。該電路相對于目前采用CCD專用功率驅動集成芯片實現(xiàn)的電路具有成本低、可靠性高、工作電壓范圍寬等優(yōu)點。因此，當現(xiàn)有的驅動器集成電路不能滿足要求時，可以使用該電路實現(xiàn)CCD相機的功率驅動。