通用線陣CCD采集系統(tǒng)設(shè)計
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2．2 通用驅(qū)動采集板
通用驅(qū)動采集板由A／D轉(zhuǎn)換、FPGA(通用CCD驅(qū)動器模塊和16In8Out異步FIFO模塊)、USB 3部分組成。A／D轉(zhuǎn)換部分完成系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換；FPGA部分完成系統(tǒng)的CCD驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集、CDS實現(xiàn)；USB部分完成數(shù)據(jù)的傳輸。
2．2．1 A／D轉(zhuǎn)換部分
系統(tǒng)需采集多種CCD并實現(xiàn)CDS，而且系統(tǒng)主要由USB供電，這就要求A／D轉(zhuǎn)換速度快，供電電壓低，最好參考電壓內(nèi)置。AD9235-40屬于12位、40 MS／s模數(shù)轉(zhuǎn)換器系列，采用3 V單電源供電，該系列均內(nèi)置一個高性能采樣保持放大器(SHA)和基準(zhǔn)電壓源。AD923540采用多級差分流水線架構(gòu)，內(nèi)置輸出糾錯邏輯，在40 MSP／S數(shù)據(jù)速率時可提供12位精度，并保證在整個工作溫度范圍內(nèi)無失碼。
FPGA中采集信號發(fā)生器提供A／D采集時鐘，同時也控制FIFO和CCD驅(qū)動器。A／D采樣速率不再受數(shù)據(jù)傳輸和采集制約，采樣速率完全和CCD速度匹配。并可實現(xiàn)1幀內(nèi)1個像元的雙采樣，從而實現(xiàn)CDS。
2．2．2 FPGA部分的通用CCD驅(qū)動器模塊
由于不同生產(chǎn)商的CCD器件的驅(qū)動時序往往差別很大，因此需針對每種CCD器件編制其CCD驅(qū)動器模塊。驅(qū)動時鐘和采集脈沖由分頻器和采集信號發(fā)生器提供，如圖2所示。
CCD驅(qū)動器輸入信號由兩路驅(qū)動時鐘和積分時間控制信號INT組成；輸出信號由幀同步信號FS和CCD Driver信號組成。不同的CCD驅(qū)動器模塊僅CCD Driver信號有所不同，其他接口一樣。在改變CCD時只需替換CCD驅(qū)動器模塊即可。
2．2. 3 FPGA部分的16In8Out異步FIFO
FIFO用于暫存A／D轉(zhuǎn)換的信號。待存滿1幀并且USB塊傳輸空閑后，將FIFO中的1幀數(shù)據(jù)通過快速塊傳輸上傳至計算機。1幀的像元個數(shù)由CCD驅(qū)動模塊提供的FS信號決定。FIFO內(nèi)的存儲空間為192 Kb。滿足線陣CCD和小型面陣CCD的數(shù)據(jù)存儲需求。圖3為16In8Out異步FIFO的內(nèi)部原理圖。
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