線陣CCD圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

　　下面是產(chǎn)生時(shí)序脈沖的VHDL程序：

　　3.2基于AD623的CCD輸出信號(hào)差分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　CCD在驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下，經(jīng)移位寄存器順序輸出視頻信號(hào)，復(fù)位脈沖RS每復(fù)位一次，CCD輸出一個(gè)光脈沖信號(hào)。由于TCD1501C信號(hào)檢測采用選通電荷積分器結(jié)構(gòu)。使其視頻輸出信號(hào)中疊加了一些由周期性復(fù)位信號(hào)RS引起的串?dāng)_信號(hào)。而且有效信號(hào)幅值較小，約為500 mV。直流電壓約有4.1V。這是一組典型的共模電壓較高、有效差模信號(hào)較低的差分信號(hào)，信號(hào)波形如圖3和圖4所示。所以模擬信號(hào)輸出在進(jìn)行后續(xù)處理(包括長線傳輸、A/D轉(zhuǎn)換等)之前要進(jìn)行一系列預(yù)處理，消除視頻信號(hào)中的復(fù)位脈沖串?dāng)_及其他干擾，將微弱的視頻信號(hào)進(jìn)行幅值放大及驅(qū)動(dòng)能力的放大。由于是對差分信號(hào)的處理，所以先討論一下差分電路的基本概念。圖5為差分信號(hào)測量電路里差模和共模電壓示意圖，VDIFF是信號(hào)差模電壓，VCM是信號(hào)共模電壓，信號(hào)輸出VOUT=R2/R1·VDIFF=G·VDIFF理想狀態(tài)下，一般差模增益G≥1，而共模增益(%mismatch/100)×G/(G+1)接近于零，因此可以看出共模增益主要是電阻不匹配的函數(shù)，在實(shí)際測量電路中可能會(huì)由于電阻值的微小不匹配而導(dǎo)致兩個(gè)輸入端的共模電壓不一致，而使電路的直流共模增益不為零。共模抑制比(CMRR)就是差模增益G與共模增益的比值。用對數(shù)形式表示：201g[(100/%mismatch)×(G+1)]。實(shí)際工程應(yīng)用中，電路工作在一個(gè)很大的噪聲源中.如50 Hz交流電源線的噪聲、設(shè)備的開關(guān)噪聲、無線信號(hào)的傳輸噪聲，這些干擾信號(hào)作用在差分輸入端，將會(huì)在輸出端產(chǎn)生一個(gè)共模信號(hào)，因此差分信號(hào)處理除了要求有高的DC CMRR.還要有高的AC CMRR。

　　在電路設(shè)計(jì)中選用了ADI公司的儀器儀表放大器AD623.內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖6所示。

　　AD623集成了3路運(yùn)放.可單電源或雙電源工作，具有較高的CMRR和極低的電壓漂移，除了一個(gè)控制可編程增益的外接電阻外，所有元件都集成在內(nèi)部，提高了電路溫度穩(wěn)定度和可靠性。應(yīng)用AD623的CCD模擬信號(hào)處理電路如圖7。將視頻信號(hào)及其補(bǔ)償輸出分別送至AD623的反相和同相輸入端.在AD623的輸出端接一級射極跟隨器以增強(qiáng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。選用該器件可消除采用普通運(yùn)放和外圍電阻所引起的輸出信號(hào)的溫度漂移。

　　4 結(jié)束語

　　基于上述開發(fā)的線陣CCD驅(qū)動(dòng)器已調(diào)試成功.并且用于某位置測量系統(tǒng)中，工作穩(wěn)定可靠。本設(shè)計(jì)方案只要再拓展AD轉(zhuǎn)換部分就可以應(yīng)用于成像系統(tǒng)的前端。