專利名稱：一種基于背照ccd的極紫外成像電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及極紫外成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于背照CCD的極紫外成像電路。
背景技術(shù)：
空間極紫外成像主要在四個極紫外波段13. 0nmU7. lnm、19. 5nm和30. 4nm。目前極紫外成像探測器大多采用基于微通道板的光子計數(shù)探測器，由于微通道板需要可以調(diào)節(jié)的上千伏的高壓電源，不僅體積大、重量大、分辨率低、控制復雜，而且容易出現(xiàn)故障。根據(jù)器件結(jié)構(gòu)和工藝的不同，CXD分為前照式和背照式。前照式CXD中，光線從電極一面入射，CCD的量子效率比較低，短波響應差，對紫外及其以下波段無響應。而背照式 CCD中，光線從無電極的背面入射減少了電極對短波的吸收，具有量子效率高、靈敏度高，短波響應高等優(yōu)點，并且可通過在背照CCD硅表面制作減反膜，進一步提高短波響應。背照CXD這些優(yōu)點非常適合極紫外成像應用，背照CXD可通過非鍍膜的工藝達到對極紫外波段很好的響應，相比傳統(tǒng)極紫外成像技術(shù)，具有體積小、重量輕、分辨率高等優(yōu)點ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種可應用于極紫外成像的，基于背照CCD的成像電路，克服現(xiàn)有基于微通道板的極紫外成像系統(tǒng)體積大、重量大、分辨率低、控制復雜，而且容易出現(xiàn)故障的缺點。本發(fā)明是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出的技術(shù)方案一種基于背照CCD的極紫外成像電路，該電路包括RS-422通訊電路、FPGA、驅(qū)動模塊、背照(XD、預放電路、視頻處理電路、Cameralink數(shù)據(jù)傳輸電路和電源電路；所述RS-422通訊電路向FPGA傳輸控制系統(tǒng)的命令；所述FPGA接收RS-422通訊電路傳輸?shù)目刂泼羁刂普麄€電路工作、產(chǎn)生背照CXD 工作所需的時序信號輸出到驅(qū)動模塊、對視頻處理電路控制及數(shù)據(jù)處理；所述驅(qū)動模塊將時序信號驅(qū)動成符合背照CCD要求幅值的時序信號，驅(qū)動背照 CCD正常工作；所述背照CCD將極紫外光信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸出視頻模擬信號到預放電路；所述預放電路將輸入的模擬信號進行放大濾波后輸出到視頻處理電路；所述視頻處理電路根據(jù)FPGA的控制時序?qū)⒛M信號進行相關(guān)雙采樣和數(shù)字量化，將量化后的數(shù)字信號再傳送給FPGA，F(xiàn)PGA對圖像進行整合處理；所述Camerl ink數(shù)據(jù)傳輸電路接收FPGA整合處理后的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像接收系統(tǒng)；所述電源模塊用于對整個電路系統(tǒng)供電。本發(fā)明有益效果一種基于背照CCD的極紫外成像電路，實現(xiàn)了極紫外光信號的光電轉(zhuǎn)換，信號處理和輸出；具有體積小、重量輕、分辨率高等優(yōu)點。


圖1為一種基于背照CXD的極紫外成像電路的組成框圖；圖2為驅(qū)動模塊框圖；圖3為電源電路框圖。圖中，1、RS-422通訊電路，2、FPGA，3、驅(qū)動模塊，4、背照CCD，5、預放電路，6、視頻處理電路，7、Cameralink數(shù)據(jù)傳輸電路，8、電源電路。
具體實施例方式圖1是電路的組成框圖，包括RS-422通訊電路1、FPGA2、驅(qū)動模塊3、背照CCD4、 預放電路5、視頻處理電路6、Cameralink數(shù)據(jù)傳輸電路7和電源電路8。RS-422通訊電路1與所述FPGA2連接，用于傳輸外接控制系統(tǒng)的命令給FPGA2。FPGA2采用Xi 1 inx公司的XC3S400-PQ208。FPGA通過RS-422通訊電路1接收控制命令控制整個電路工作、產(chǎn)生背照CCD4時序信號、對視頻處理電路6控制、數(shù)據(jù)整合和輸出。FPGA2的控制模塊通過接收控制命令，設(shè)置積分時間，以及選擇工作模式。積分時間模塊通過設(shè)置背照(XD4的感光積分時間，實現(xiàn)背照(XD4感光陣列的電荷積累。在單通道或雙通道模式下，時序產(chǎn)生電路產(chǎn)生背照(XD4所需的驅(qū)動時序，輸入驅(qū)動芯片EL7457。由電壓偏置電路提供電平參考，使EL7457輸出的驅(qū)動脈沖滿足CCD47-10驅(qū)動脈沖的電平要求， 實現(xiàn)對積累電荷的轉(zhuǎn)移輸出。如圖2所示，驅(qū)動模塊3結(jié)構(gòu)，驅(qū)動模塊3分為時序發(fā)生器、驅(qū)動器以及電壓偏置電路三個模塊進行設(shè)計。其中電壓偏置電路由系統(tǒng)的電源模塊提供。驅(qū)動模塊3將時序信號驅(qū)動成符合背照CCD4要求幅值的時序信號，驅(qū)動背照CCD4正常工作；背照(XD4選擇英國E2V公司生產(chǎn)的全幀式面陣(XD，型號為(XD47-10。根據(jù)不同的極紫外波段應用，CCD47-10可以采用不同的鍍膜技術(shù)。在本發(fā)明電路系統(tǒng)應用時，背照 CCD4接收前端光學系統(tǒng)的極紫外光信號，將極紫外光信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸出視頻模擬信號到預放電路5;預放電路5包括三極管射隨電路和運算放大電路，背照(XD4輸出的模擬信號首先通過預放電路的三極管射隨電路進行隔離及阻抗變換，然后通過運算放大電路進行放大濾波后輸入給視頻處理電路6。視頻信號處理電路6包含信號隔直、增益和偏置調(diào)節(jié)、箝位、相關(guān)雙采樣(⑶S)、A/ D轉(zhuǎn)換及時序發(fā)生器等部分。由于分立元件具有電路復雜、調(diào)試困難、不利于系統(tǒng)集成等難以克服的缺點，本電路采用專門用于CCD輸出信號處理的視頻處理器。由于背照CCD4輸出可采用單通道模式或雙通道模式輸出，因此選用了三通道視頻處理器采用XRD9836，利用其中的兩路進行視頻處理，減少了電路板面積，提高了集成度。XRD9836是EXAR公司生產(chǎn)的專門用于CCD信號采集的集成電路芯片，具有16位分辨率A/D、最大15MHz采樣頻率、相關(guān)雙采樣電路、10位可編程增益放大器、暗電平校正功能，可通過串行接口對內(nèi)部寄存器進行配置。視頻處理電路6根據(jù)FPGA2的控制時序?qū)⒛M信號進行相關(guān)雙采樣和數(shù)字量化，將量化后的數(shù)字信號傳送給FPGA2，F(xiàn)PGA2對圖像進行整合處理；FPGA2接收視頻處理A/D量化后的數(shù)據(jù)進行整合處理后，通過Cameralink數(shù)據(jù)傳
4輸電路7將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像接收系統(tǒng)。接口芯片采用DS90CM87。根據(jù)CameraLink協(xié)議，CameraLink數(shù)據(jù)傳輸電路數(shù)據(jù)發(fā)送端采用DS90CR287芯片，將28位數(shù)據(jù)和1位像素時鐘信號分別轉(zhuǎn)換成4路LVDS數(shù)據(jù)及1路LVDS時鐘信號，連接器選用3M公司Cameralink 標準連接器MDR46。 如圖3所示，電源電路8采用28V電源供電，而整個電路總共需要12種電壓，包括 29V, 17V, 15V, 12V, 10V,9. 5V，5V，3. 3V，2. 5V, 1. 2V，1V，_5V。電源模塊框圖如附圖 3 所示首先使用開關(guān)電源芯片(DC/DC)進行一級電壓轉(zhuǎn)換，又由于開關(guān)電源芯片(DC/DC)輸出電壓的紋波和開關(guān)噪聲較大，不能直接給模擬電路供電，所以使用LDO芯片進行二次電壓變換， 最終獲得穩(wěn)定、低噪聲的電壓，實現(xiàn)對整個電路系統(tǒng)供電。
權(quán)利要求
1.一種基于背照C⑶的極紫外成像電路，其特征在于，該電路包括RS-422通訊電路 (1)、FPGA(2)、驅(qū)動模塊(3)、背照CCD(4)、預放電路(5)、視頻處理電路(6) Xameralink數(shù)據(jù)傳輸電路⑵和電源電路⑶；所述RS-422通訊電路(1)向FPGA(2)傳輸外接控制系統(tǒng)的命令； 所述FPGA( 接收RS-422通訊電路(1)傳輸?shù)目刂泼羁刂普麄€電路工作、產(chǎn)生背照 CCD(4)工作所需的時序信號輸出到驅(qū)動模塊(3)、對視頻處理電路(6)控制及數(shù)據(jù)處理；所述驅(qū)動模塊(3)將時序信號驅(qū)動成符合背照CCD (4)要求幅值的時序信號，驅(qū)動背照 CXD (4)正常工作；所述背照CCD(4)將接收的極紫外光信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸出視頻模擬信號到預放電路⑶；所述預放電路( 將輸入的模擬信號進行放大濾波后輸出到視頻處理電路(6)； 所述視頻處理電路(6)根據(jù)FPGA ( 的控制時序?qū)⒛M信號進行相關(guān)雙采樣和數(shù)字量化，將量化后的數(shù)字信號傳送給FPGA (2)，F(xiàn)PGA (2)對圖像進行整合處理；所述Camerlink數(shù)據(jù)傳輸電路(7)接收FPGA ( 整合處理后的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像接收系統(tǒng)；所述電源模塊(8)用于對整個電路系統(tǒng)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背照CCD的極紫外成像電路，其特征在于，所述預放電路( 包括三極管射隨電路和運算放大電路；三極管射隨電路進行隔離及阻抗變換，運算放大電路進行放大濾波處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背照CCD的極紫外成像電路，其特征在于，所述電源模塊(8)先使用開關(guān)電源芯片進行一級電壓轉(zhuǎn)換，然后使用LDO芯片進行二次電壓變換。
全文摘要
一種基于背照CCD的極紫外成像電路，涉及極紫外成像領(lǐng)域，為克服現(xiàn)有基于微通道板的極紫外成像系統(tǒng)體積大、重量大、分辨率低、控制復雜，而且容易出現(xiàn)故障的缺點，本發(fā)明提供了一種基于背照CCD的極紫外成像電路，該電路包括RS-422通訊電路、FPGA、驅(qū)動模塊、背照CCD、預放電路、視頻處理電路、Cameralink數(shù)據(jù)傳輸電路和電源電路；本發(fā)明實現(xiàn)了極紫外光信號的光電轉(zhuǎn)換，信號處理和輸出；具有體積小、重量輕、分辨率高等優(yōu)點。
文檔編號H04N5/341GK102547154SQ20111044954
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張鑫, 曲洪豐, 王曉東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所