一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電源，涉及一種CCD的電源技術(shù)，解決現(xiàn)有DC-DC電源紋波大、工作時(shí)鐘不與EMCCD的讀出時(shí)鐘同步、無上電初始狀態(tài)控制及模擬線性電源效率低問題，采用DC-DC變換和模擬轉(zhuǎn)換兩級調(diào)壓，通過使DC-DC輸出與模擬輸出保持恒定低壓差來實(shí)現(xiàn)高效率；利用低壓差電源芯片內(nèi)部的紋波抑止功能實(shí)現(xiàn)輸出的低紋波；采用DAC和線性光耦結(jié)合來實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)字調(diào)壓，且能實(shí)現(xiàn)控制與供電部分的隔離；采用小變壓器實(shí)現(xiàn)DC-DC電源工作頻率與讀出時(shí)鐘頻率同步，減小開關(guān)電源對輸出圖像的干擾；在像素讀出階段輸出倍增所需的高壓，在非讀出階段輸出僅滿足電荷轉(zhuǎn)移的低壓，進(jìn)一步降低功耗。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種CCD的電源技術(shù)，具體涉及一種EMCCD的高速高壓驅(qū)動信號的供 電電源。
技術(shù)介紹
對較暗目標(biāo)進(jìn)行成像時(shí)，如果CCD的讀出放大器噪聲比較大，常常會掩蓋有用信 號，尤其是在讀出速度較高的情況下，讀出噪聲會隨著讀出速度的提高而增大。隨著CCD制 作工藝的不斷發(fā)展，EMCCD的問世使得微小的信號也能克服讀出放大器的噪聲，而且此類 CCD在不需要任何附加結(jié)構(gòu)的情況下，能夠得到與ICCD差不多的圖像質(zhì)量；EMCCD的基本結(jié) 構(gòu)與傳統(tǒng)的幀轉(zhuǎn)移CCD大致相同，但在讀出寄存器和讀出放大器之間加入了數(shù)百個(gè)增益寄 存器，它的電極結(jié)構(gòu)不同于轉(zhuǎn)移寄存器，信號在這里得到了增益。在增益寄存器中，實(shí)現(xiàn)雪 崩倍增所需的高壓電場是在增益寄存器中由相鄰電極間大電位差形成的，通常一個(gè)電極上 約20 50V的高幅值信號而另一個(gè)電極保持低直流偏壓，通過調(diào)節(jié)高幅值脈沖的高電平來 改變兩電極之間的電位差從而調(diào)控倍增因子。EMCCD電子倍增成像要求供電電源效率高、紋 波低、輸出數(shù)字可調(diào)、上電初始狀態(tài)可控且與CCD讀出時(shí)鐘同步。如何將模擬電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的數(shù)字化技術(shù)結(jié)合起來，為EMCCD的驅(qū)動供電提供 新的技術(shù)手段是本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有DC-DC電源紋波大、工作時(shí)鐘不與EMCXD的讀出時(shí)鐘同步、無上 電初始狀態(tài)控制及模擬線性電源效率低問題，提供一種EMCCD的高速高壓驅(qū)動信號的供電 電源。一種EMCCD的高速高壓驅(qū)動信號的供電電源，包括可調(diào)DC-DC電源部分、可調(diào)模擬 線性電源部分、控制器和外部輸入電源；可調(diào)DC-DC電源部分包括第一低壓DAC電路、負(fù)向檢波電路、邏輯電路、低壓電源 電路、采樣反饋電路、DC-DC芯片及外圍電路、帶雙次級線圈的變壓器、第一整流濾波電路和 第二整流濾波電路；可調(diào)模擬線性電源部分包括第二低壓DAC電路、第三低壓DAC電路、第一帶光耦 的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路；所述外部輸入電源向控制器、可調(diào)DC-DC 電源部分和可調(diào)模擬線性電源部分供電；所述采樣反饋電路包含光耦一、光耦二和光耦三； 所述光稱一與光稱二和光稱三相連，所述第二整流濾波電路輸出的電壓送入光稱一，然后 經(jīng)光耦一輸出控制信號對DC-DC芯片及外圍電路進(jìn)行控制；光耦二和光耦三中的三極管并 聯(lián)；所述低壓電源電路向采樣反饋電路中的光耦二輸出控制電壓，所述第一低壓DAC電路 與采樣反饋電路中的光耦三相連；控制器在上電配置第一低壓DAC電路、第二低壓DAC電路和第三低壓DAC電路的 參數(shù)信息前，不輸出方波信號給負(fù)向檢波電路，同時(shí)不輸出邏輯電平信號給邏輯電路，邏輯電路使能低壓電源電路輸出控制電壓，第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出電壓接 近DC-DC電源芯片的參考電壓；控制器配置第一低壓DAC電路、第二低壓DAC電路和第三低 壓DAC電路的參數(shù)信息后，控制器輸出方波信號給負(fù)向檢波電路和輸出邏輯電平信號給邏 輯電路，邏輯電路禁止低壓電源電路輸出控制電壓，第一整流濾波電路和第二整流濾波電 路輸出電壓受第一低壓DAC電路控制；第一低壓DAC電路控制第一整流濾波電路和第二整 流濾波電路輸出的電壓，經(jīng)第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出的電壓分別傳送至 第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路，所述第二低壓DAC電路和第三 低壓DAC電路控制第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路輸出的電壓， 第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路輸出的電壓串聯(lián)后作為最終輸 出電壓。本專利技術(shù)的工作原理外部輸入電源加電，控制器開始自身上電配置；在外部輸入 電源加電到控制器自身配置好輸出方波信號給負(fù)向檢波電路和邏輯電平信號給邏輯電路 前，低壓電源電路輸出使能，使帶光耦一、二和三的采樣反饋電路中的光耦二內(nèi)部三極管集 電極與射級間的電壓接近0V，使兩整流濾波電路輸出接近電源芯片的參考電壓；其中光耦 一實(shí)現(xiàn)整流濾波后輸出電壓向變壓器初級的電源芯片反饋，光耦三實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)整； 當(dāng)控制器自身配置好按默認(rèn)參數(shù)配置好三個(gè)低壓DAC電路后，輸出方波信號給負(fù)向檢波電 路和邏輯電平信號給邏輯電路，禁止低壓電源電路輸出，光耦二的集電極和發(fā)射極高阻，兩 整流濾波電路輸出受低壓DAC電路一控制；最終的輸出電壓由可調(diào)模擬線性電源部分中的 低壓DAC電路二和三決定；在接收到外部的倍增參數(shù)值后，開始重新配置三個(gè)DAC電路，最 后把第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路輸出的電壓串聯(lián)得到最終 的輸出電壓。控制器輸出的信號經(jīng)小變壓器及相關(guān)電路后，輸入到DC-DC芯片，保證EMCXD 電子倍增驅(qū)動電源與成像電路同步工作，減小干擾；僅在EMCCD信號讀出階段輸出當(dāng)前倍 增增益所需的高壓，在非讀出階段輸出僅滿足信號轉(zhuǎn)移要求的接近20V的低壓，可進(jìn)一步 降低電源功耗。本專利技術(shù)的有益效果一、通過控制器輸出的數(shù)字信號和模擬檢波電路共同控制輸出電壓，保證上電初 始的狀態(tài)，避免倍增增益過大特別是輸入光太強(qiáng)時(shí)對EMCCD性能造成影響；二、采用DC-DC和模擬兩級調(diào)壓，通過使DC-DC輸出與模擬輸出保持恒定低壓差來 實(shí)現(xiàn)高效率；利用低壓差電源芯片內(nèi)部的紋波抑止功能實(shí)現(xiàn)輸出的低紋波；保證高效率的 同時(shí)輸出紋波低。三、對輸出電壓的調(diào)整和DC-DC部分上電狀態(tài)的控制，均采用光耦與輸出電壓控 制電阻并聯(lián)方式；DAC和線性光耦結(jié)合來實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)字調(diào)壓，且能實(shí)現(xiàn)控制與供電部分的 隔離；四、采用小變壓器實(shí)現(xiàn)與讀出時(shí)鐘頻率同步，開關(guān)電源對輸出圖像的干擾相對固 定，可通過圖像處理的方法消除或者減少；電源在像素讀出階段輸出倍增所需的高壓，在非 讀出階段輸出僅滿足電荷轉(zhuǎn)移的低壓，進(jìn)一步降低功耗。附圖說明圖1為本專利技術(shù)所述的一種EMCXD的電子倍增驅(qū)動電源原理圖2為本專利技術(shù)所述的一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)圖3為現(xiàn)有模擬電源調(diào)壓示意圖4為本專利技術(shù)所述的一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電源中模擬電源調(diào)壓示意圖5為本專利技術(shù)所述的一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電源中的DC-DC電源調(diào)壓與上電 控制示意圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電 源，包括可調(diào)DC-DC電源部分、可調(diào)模擬線性電源部分、控制器和外部輸入電源；可調(diào)DC-DC電源部分包括第一低壓DAC電路、負(fù)向檢波電路、邏輯電路、低壓電源 電路、小變壓器及相關(guān)電路、采樣反饋電路、DC-DC芯片及外圍電路、帶雙次級線圈的變壓 器、第一整流濾波電路和第二整流濾波電路；可調(diào)模擬線性電源部分包括第二低壓DAC電路、第三低壓DAC電路、第一帶光耦的 模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路；所述外部輸入電源向控制器、可調(diào)DC-DC電源部分和可調(diào)模擬線性電源部分供 電；所述米樣反饋電路包含光稱一、光稱二和光稱三；光稱一與光稱二和光稱三相連，所述 第二整流濾波電路輸出的電壓送入光I禹一，然后經(jīng)光I禹一輸出控制信號來對DC-DC芯片及 外圍電路進(jìn)行控制；光耦二和光耦三內(nèi)部的三極管為并聯(lián)關(guān)系；所述低壓電源電路向采樣 反饋電路中的光耦二輸出控制電壓，當(dāng)?shù)蛪弘娫措娐份敵鲭妷簳r(shí)，光耦二的三極管中集電 極與發(fā)射極間的電壓接近0V，第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出電壓接近DC-DC 電源芯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種EMCCD的電子倍增驅(qū)動電源，包括可調(diào)DC?DC電源部分、可調(diào)模擬線性電源部分、控制器和外部輸入電源；可調(diào)DC?DC電源部分包括第一低壓DAC電路、負(fù)向檢波電路、邏輯電路、低壓電源電路、采樣反饋電路、DC?DC芯片及外圍電路、帶雙次級線圈的變壓器、第一整流濾波電路和第二整流濾波電路；可調(diào)模擬線性電源部分包括第二低壓DAC電路、第三低壓DAC電路、第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路；所述外部輸入電源向控制器、可調(diào)DC?DC電源部分和可調(diào)模擬線性電源部分供電；所述采樣反饋電路包含光耦一、光耦二和光耦三；所述光耦一與光耦二和光耦三相連，所述第二整流濾波電路輸出的電壓送入光耦一，然后經(jīng)光耦一輸出控制信號對DC?DC芯片及外圍電路進(jìn)行控制；光耦二和光耦三中的三極管并聯(lián)；所述低壓電源電路向采樣反饋電路中的光耦二輸出控制電壓，所述第一低壓DAC電路與采樣反饋電路中的光耦三相連；其特征是，?控制器在上電配置第一低壓DAC電路、第二低壓DAC電路和第三低壓DAC電路的參數(shù)信息前，不輸出方波信號給負(fù)向檢波電路，同時(shí)不輸出邏輯電平信號給邏輯電路，邏輯電路使能低壓電源電路輸出控制電壓，第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出電壓接近DC?DC電源芯片的參考電壓；控制器配置第一低壓DAC電路、第二低壓DAC電路和第三低壓DAC電路的參數(shù)信息后，控制器輸出方波信號給負(fù)向檢波電路和輸出邏輯電平信號給邏輯電路，邏輯電路禁止低壓電源電路輸出控制電壓，第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出電壓受第一低壓DAC電路控制；第一低壓DAC電路控制第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出的電壓，經(jīng)第一整流濾波電路和第二整流濾波電路輸出的電壓分別傳送至第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路，所述第二低壓DAC電路和第三低壓DAC電路控制第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路輸出的電壓，第一帶光耦的模擬調(diào)壓電路和第二帶光耦的模擬調(diào)壓電路輸出的電壓串聯(lián)后作為最終輸出電壓。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余達(dá)，劉金國，郭永飛，周懷得，李廣澤，翟巖，梅貴，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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