基于CPLD的線陣CCD驅(qū)動電路設(shè)計

摘要 論述了線陣CCD驅(qū)動電路的工作原理和現(xiàn)狀，選擇基于CPLD驅(qū)動線陣CCD工作的方案。采用MAXⅡ器件的EPM240T100C5N為控制核心，以TCD1500C為例，設(shè)計了基于CPLD的線陣CCD驅(qū)動電路，完成了硬件電路的原理圖的設(shè)計，并實(shí)現(xiàn)了軟件調(diào)試。通過QuartusⅡ軟件平臺，對其進(jìn)行了模擬仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計基于CPLD的線陣CCD驅(qū)動電路能夠滿足CCD工作所需的驅(qū)動脈沖。
關(guān)鍵詞 線陣CCD；復(fù)雜可編程邏輯器件；驅(qū)動時序；硬件描述語言

如何實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動裝置角度和位移測量，一直是系統(tǒng)或設(shè)備設(shè)計中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著半導(dǎo)體微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種新型器件不斷涌現(xiàn)，其中線陣CCD(Charge Coupled Devices)電荷耦合器件因其所具有的高精度、無接觸、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛。

1 總體方案設(shè)計
線陣CCD一般不能直接在測量裝置中使用，因此CCD驅(qū)動信號的產(chǎn)生及輸出信號的處理是設(shè)計高精度、高可靠性和高性價比線陣CCD驅(qū)動模塊的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)驅(qū)動CCD的設(shè)計方法使CCD的工作頻率較慢，信號輸出噪聲增大，不利于提高信噪比，不能應(yīng)用于要求快速測量的場合。而用可編程邏輯器件CPLD進(jìn)行驅(qū)動，則可提高脈沖信號相位關(guān)系的精度，以及提供給CCD驅(qū)動脈沖信號的頻率，而且調(diào)試容易、靈活性高。目前，在工業(yè)技術(shù)中，多采用基于CPLD的驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)線陣CCD的驅(qū)動。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計
2．1 CPLD的硬件電路的設(shè)計
以CPLD(Complex Programmable Logic Device)器件為核心，設(shè)計線陣CCD的驅(qū)動電路。然后在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展，選擇其他元器件，設(shè)計出與其相配套的電路部分，經(jīng)調(diào)試后組成硬件系統(tǒng)。
CPLD的電路由5部分組成，有源晶振向EPM240T100CSN的U1A的IO／GCLK0口輸入時鐘脈沖CLK0，提供了CPLD工作的時鐘脈沖，因?yàn)闀r序邏輯的需要。U1C從JTAG端口中下載程序，U1B的52、54、56、58口輸出脈沖信號。U1D管腳接3． V電壓，U1E管腳接地。電路原理如圖2所示。