一种高速面阵CCD功率驱动电路制造技术

一种高速面阵CCD功率驱动电路，适用于传感器领域。驱动电路由三电平阶梯脉冲功率驱动电路、电子快门功率驱动电路、COMS反相器保护电路组成。电路结构紧凑，体积较小，响应快，功率大，极间电容很小，满足了KAI‑01050 CCD的功率驱动要求，具有较强的负载能力及抗干扰能力，功耗小，提高工作效率。

A high speed surface array CCD power drive circuit

A high speed surface array CCD power drive circuit is suitable for the field of sensor. The driving circuit is composed of three level step pulse power drive circuit, electronic shutter power drive circuit and COMS inverter protection circuit. The circuit has the advantages of compact structure, small volume, fast response, high power, interelectrode capacitance is very small, to meet the power KAI 01050 CCD driver, has strong load capacity and anti-jamming capability, low power consumption, improve work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高速面阵CCD功率驱动电路所属
本专利技术涉及一种高速面阵CCD功率驱动电路，适用于传感器领域。
技术介绍
电荷耦合器件(CCD)是一种光电转换式图像传感器，它将光信号直接转换成电信号。由于CCD具有集成度高、低功耗、低噪声、测量精度高、寿命长等诸多优点，因此，在精密测量、非接触无损检测、文件扫描与航空遥感等领域中得到了广泛的应用。CCD的功率驱动是CCD应用的关键技术之一，只有驱动脉冲的相位和电压幅值满足CCD的要求，CCD才能正常的完成光电转换功能，输出满足应用需求的信号。虽然有些CCD仅需要时序信号而不需要功率驱动，但大多数高性能CCD是需要功率驱动的，且驱动波形要求是双极性的且幅度都比较大。所以CCD时序产生单元产生的信号需要进行电平搬移和放大。而CCD为容性负载，所以在高速驱动脉冲作用下会产生较大的瞬态电流，这就需要驱动电路具有足够强的电流驱动能力。当前以CCD驱动集成电路来实现CCD功率驱动可以满足一些相机要求。然而当CCD驱动波形为双极性时，单电源工作的驱动集成电路仍然需要外加电平搬移电路。当CCD的驱动电路波形电压幅度超出CCD驱动集成电路的工作电压时，这些驱动集成电路就不能满足要求了。KAI-01050是KODAK公司生产的一款高速面阵行间转移CCD，其驱动电路不仅有高达40MHz的高速水平转移信号，还有三电平阶梯的垂直转移信号和高压脉冲的电子快门信号。这些都属于本文论述的功率驱动时序极为严格的多路驱动信号是CCD正常工作的条件，由于CCD是容性负载，因此设计具有一定带负载能力驱动信号成了CCD相机系统设计中的重点和难点。
技术实现思路
本专利技术提供一种高速面阵CCD功率驱动电路，电路结构紧凑，体积较小，响应快，功率大，极间电容很小，满足了KAI-01050CCD的功率驱动要求，具有较强的负载能力及抗干扰能力，功耗小，提高工作效率。本专利技术所采用的技术方案是。高速面阵CCD功率驱动电路由三电平阶梯脉冲功率驱动电路、电子快门功率驱动电路、COMS反相器保护电路组成。所述三电平阶梯脉冲功率驱动电路选用驱动器组合的方法来实现，选用IXYS公司生产的高速MOSFET驱动器IXDD404，它是一款双通道超快MOSFET驱动器，每通道最高可以输出峰值为4A的电流，高容性负载驱动能力，低传输延时时间，在负载为1800pF时，上升/下降时间小于15ns,4.5-35V的宽电压操作范围。这些特点满足KAI-01050三电平阶梯脉冲驱动电路对驱动器的需求。将三电平信号V分解为V1HM和V1ML信号，分别经过2个IXDD404驱动器U1和U2进行驱动。V1ML经U1驱动后的信号控制U2的电源输入管脚，从而两个驱动器的组合产生所需的三电平阶梯波形信号。U2的GND脚，接了-9V，此处只是为U2提供0电平基准，并不是必须接GND，U2前端二极管钳位电路是将逻辑电平输入调整为U2的输入范围。所述电子快门功率驱动电路中，时序发生单元的时序信号经过电容C1和C2耦合到两个电阻钳位端，两个电阻R1和R2用于把电容耦合过来的信号钳位到固定的电平。这样产生的两个信号就用于控制两个开关三极管的导通与截止。两个互补的三极管的集电极接在一起作为开关输出。当加在Q2基极的控制信号向上摆动时，三极管Q2就会导通，而这时加在Q1基极的信号恰处在高电平期间，因而三极管Q截止，所以输出到负载C3的信号为低电平。同理，当加在Q=基极的控制信号为低电平时，三极管Q2截止，而这时加在Ql基极的信号恰以高电平向下摆动，因而三极管Q1导通，所以输出到负载C3的信号为高电平，因此，这两个三极管组成的电路为反相驱动电路。驱动电路输出经电容C3耦合到D1的钳位电路，D1的作用是将输出信号的低电平钳位到VSUB(本电路中取值为8V)。经钳位电路后产生最后的电子快门信号。所述COMS反相器保护电路，在电路的输入端Ui、输出端U0及电源电压UDD分别加入TVS3，TVS2，TVS1，从而保护晶体管电路及后面的负载元件。由NMOS管和PMOS管组成的互补型MOS电路称为CMOS电路，它能对输出端的电容提供一个快速充放电回路，功耗小，工作速度较高，具有较强的负载能力及抗干扰能力。本专利技术的有益效果是：电路结构紧凑，体积较小，响应快，功率大，极间电容很小，满足了KAI-01050CCD的功率驱动要求，具有较强的负载能力及抗干扰能力，功耗小，提高工作效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的三电平阶梯脉冲功率驱动电路。图2是本专利技术的电子快门功率驱动电路。图3是本专利技术的COMS反相器保护电路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，三电平阶梯脉冲功率驱动电路选用驱动器组合的方法来实现，选用IXYS公司生产的高速MOSFET驱动器IXDD404，它是一款双通道超快MOSFET驱动器，每通道最高可以输出峰值为4A的电流，高容性负载驱动能力，低传输延时时间，在负载为1800pF时，上升/下降时间小于15ns,4.5-35V的宽电压操作范围。这些特点满足KAI-01050三电平阶梯脉冲驱动电路对驱动器的需求。将三电平信号V分解为V1HM和V1ML信号，分别经过2个IXDD404驱动器U1和U2进行驱动。V1ML经U1驱动后的信号控制U2的电源输入管脚，从而两个驱动器的组合产生所需的三电平阶梯波形信号。U2的GND脚接了-9V，此处只是为U2提供0电平基准，并不是必须接GND，U2前端二极管钳位电路是将逻辑电平输入调整为U2的输入范围。如图2,电子快门功率驱动电路中，时序发生单元的时序信号经过电容C1和C2耦合到两个电阻钳位端，两个电阻R1和R2用于把电容耦合过来的信号钳位到固定的电平。这样产生的两个信号就用于控制两个开关三极管的导通与截止。两个互补的三极管的集电极接在一起作为开关输出。当加在Q2基极的控制信号向上摆动时，三极管Q2就会导通，而这时加在Q1基极的信号恰处在高电平期间，因而三极管Q"截止，所以输出到负载C3的信号为低电平。同理，当加在Q=基极的控制信号为低电平时，三极管Q2截止，而这时加在Ql基极的信号恰以高电平向下摆动，因而三极管Q1导通，所以输出到负载C3的信号为高电平，因此，这两个三极管组成的电路为反相驱动电路。驱动电路输出经电容C3耦合到D1的钳位电路，D1的作用是将输出信号的低电平钳位到VSUB(本电路中取值为8V)。经钳位电路后产生最后的电子快门信号。如图3，COMS反相器保护电路，在电路的输入端Ui、输出端U0及电源电压UDD分别加入TVS3，TVS2，TVS1，从而保护晶体管电路及后面的负载元件。由NMOS管和PMOS管组成的互补型MOS电路称为CMOS电路，它能对输出端的电容提供一个快速充放电回路，功耗小，工作速度较高，具有较强的负载能力及抗干扰能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速面阵CCD功率驱动电路，其特征是：所述的高速面阵CCD功率驱动电路由三电平阶梯脉冲功率驱动电路、电子快门功率驱动电路、COMS反相器保护电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种高速面阵CCD功率驱动电路，其特征是：所述的高速面阵CCD功率驱动电路由三电平阶梯脉冲功率驱动电路、电子快门功率驱动电路、COMS反相器保护电路组成。2.根据权利要求1所述的一种高速面阵CCD功率驱动电路，其特征是：所述三电平阶梯脉冲功率驱动电路选用驱动器组合的方法来实现，选用IXYS公司生产的高速MOSFET驱动器IXDD404，它是一款双通道超快MOSFET驱动器。3.根据权利要求1所述的一种高速面阵CCD功率驱动电路，其特征是：所述的三电平阶梯脉冲功率驱动电路将三电平信号V分解为V1HM和V1ML信号，分别经过2个IXDD404驱动器U1和U2进行驱动，V1ML经U1驱动后的信号控制U2的电源输入管脚，从而两个驱动器的组合产生所需的三电平阶梯波形信号。4.根据权利要求1所述的一种高速面阵CCD功率驱动电路，其特征是：所述三电平阶梯脉冲功率驱动电路中，U2的GND脚接了-9V，此处只是为U2提供0电平基准，U2前端二极管钳位电路是将逻辑电平输入调整为U2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶崇立，
申请(专利权)人：陶崇立，
类型：发明
国别省市：辽宁,21