一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，包括上位计算机和相连的主控模块，主控模块连接多路脉冲可调信号源；上位计算机将设置的高低电平值转换为数字信号传输给主控模块，主控模块控制多路脉冲信号源生成不同的时序波形提供给电子倍增CCD电路，通过上位计算机任意调节脉冲信号源的高低电平值，最小设置精度达到毫伏级，波形建立时间达到纳秒级，方便设置任意一路EMCCD电路脉冲时序的高低电平，以达到其最佳成像效果。每路信号源具有瞬间大电流驱动能力，满足EMCCD电路高频大容性负载的驱动需求，驱动能力达到数百毫安，远远超过普通运放输出所能达到的电流范围。同时每路信号源均具有过流保护功能，防止因电流过大对驱动电路造成损伤。因电流过大对驱动电路造成损伤。因电流过大对驱动电路造成损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源
[0001]
：本专利技术涉及电子倍增CCD
，具体是一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源。
[0002]
技术介绍
：电子倍增CCD（EMCCD）技术属于微光成像领域，EMCCD电路具有灵敏度高、噪声低、量子效率高等优势。为了使EMCCD电路正常工作，需要多路幅度可任意调节的脉冲信号源,脉冲信号源将主控模块产生的时序信号转换为满足EMCCD电路幅值要求的驱动信号,为电路提供垂直转移时钟、水平转移时钟等驱动信号。由于EMCCD器件制作工艺问题，每只器件的工作点电压并不完全一致，为了获得最佳的成像效果，需要分别对每只器件的信号源时钟进行高低电平值的设置。脉冲信号源输出的各路信号所要求的高低电平值需要实时调节，多路可调信号源保证了EMCCD电路能进行各项参数测试和图形成像，并获得最佳成像效果。
[0003]常规数字信号源只能满足EMCCD驱动信号电平幅度的要求，但因为EMCCD输入管脚均为高容性负载（nF级），不能使用常规数字信号直接驱动，否则会因为充电时间过长而导致波形上升边沿变缓，进而影响器件的工作频率，所以EMCCD脉冲信号源峰值电流驱动能力需要达到安培级，才能保证电路正常工作。同时，由于峰值驱动电流过大，EMCCD脉冲信号源还需具备过流保护功能，防止工作电流过大对驱动电路造成损伤。
[0004]经过对现有专利检索，中国技术专利《一种用于EMCCD驱动的高稳定性线性可调电源电路》（专利号CN205792237U），实现了一种EMCCD直流驱动信号源，该专利技术为EMCCD电路提供实时可调的直流驱动信号，但无法提供EMCCD工作所需的交流脉冲信号。中国专利技术专利《一种用于EMCCD的数控高压倍增电路》（专利号CN104735370B），包括直流电平转换电路、数模转换电路和推挽驱动电路，提供了一种用于EMCCD的数控高压倍增电路，满足倍增稳定性，具备小型化和低功耗的特点，该专利没有解决容性负载驱动的问题，无法提供瞬间的大电流驱动能力。
[0005]
技术实现思路
：本专利技术的目的就是为了解决现有技术中脉冲信号存在的缺陷，提供的一种用于EMCCD的多路可调脉冲信号源。
[0006]本专利技术采用了如下技术方案：一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，其特征在于包括：上位计算机和相连的主控模块，主控模块连接多路脉冲可调信号源；上位计算机将设置的高低电平值转换为数字信号传输给主控模块，主控模块控制多路脉冲信号源生成不同的时序波形提供给电子倍增CCD电路。
[0007]在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：所述的每路脉冲信号源包括与主控模块相连的两路DA转换电路及整形滤波电路；一路DA转换电路依次连接高电平驱动电路的放大电路、三极管扩流电路以及脉冲信号驱动电路；
另一路DA转换电路依次连接低电平驱动电路的放大电路、三极管扩流电路以及脉冲信号驱动电路；整形滤波电路连接脉冲信号驱动电路；主控模块产生的时钟脉冲信号经整形滤波电路整形后传送到脉冲信号驱动电路，同时主控模块将上位计算机设置的脉冲信号源的高低电平通过DA转换电路转换为模拟直流电平，再经过放大电路进行电平放大和扩流电路扩流，放大扩流后的电压即为脉冲信号源的高低电平，分别连接到脉冲信号驱动电路，脉冲驱动电路将整形滤波电路输出的时钟信号进行电平转换和扩流后输出。
[0008]所述放大电路包括运放UP1A，其正端通过电阻R188连接前端DA转换器的输出端VSP_CH1，运放UP1A的负端分两路，一路通过电容C114连接至UP1A的输出端、另一路连接电阻R198及电容C115一端，电容C115一端另一端连接AGND端， DA转换器的输出端VSP_CH1通过电阻R190和R196连接于UP1A的负端；UP1A还连接电容C111、C112的一端，电容C111、C112的另一端连接AGND端。
[0009]所述三极管扩流电路包括：一个双二极管D2，双二极管D2之间连接于运放UP1A的输出端， 还包括三极管Q3、Q5、Q7和Q9，以及电阻R186、R192、R194和R200，三极管Q3的基极连接于双二极管D2的正极、集电极连接电阻R186一端，电阻R186另一端连接于双二极管D2的正极，三极管Q5的基极一路连接于三极管Q3的射极、另一路连接电阻R192和电阻R194，电阻R192和电阻R194之间连接于三极管Q5的射极；三极管Q7的射极与三极管Q5的射极连接，三极管Q7的基极与电阻R194一端以及三极管Q9的射极连接，三极管Q7的集电极与三极管Q9的基极及双二极管D2的负极连接，三极管Q7的集电极与三极管Q9的集电极之间还连接电阻R200。
[0010]所述脉冲信号驱动电路包括，高速集成驱动芯片DA1， DA1的1脚和5脚为电源的正负极、4脚接地，DA1的8脚和6脚为高电平电压输入端和低电平电压输入端；四个电容C3、C5、C7、C9和电感L1组成一个高电平直流滤波网络，电感L1一端连接可编程高电平电压、另一端连接DA1的8脚，电感L1两端分别并联两个电容C3、C5和C7、C9的一端，电容C3、C5和C7、C9的另一端并联在一起，可编程高电平电压来自三极管扩流电路的输出；四个电容C4、C6、C8、C10和电感L2组成一个低电平直流滤波网络，电感L2一端连接可编程低电平电压、另一端连接DA1的6脚，电感L2两端分别并联两个电容C4、C6和C8、C10的一端，电容C4、C6和C8、C10的另一端并联在一起，可编程低电平电压来自三极管扩流电路的输出；DA1的7脚连接电阻R1输出交流波形，输入波形通过电阻R2连接到DA1的3脚，输入波形由主控模块输入，防接反的二极管VD1一端连接使能端，二极管VD1另一端分两路，一路连接于DA1的2脚、另一路通过电阻R4连接于DA1的1脚，DA1电路的3脚为使能端，该端连接输入负载电阻R4。
[0011]本专利技术的提供的一种用于EMCCD的多路可调脉冲信号源，可同时输出多路幅度可调的脉冲信号源，为EMCCD器件提供能够正常工作所需的时钟脉冲信号。为了使脉冲信号源能够驱动EMCCD输入管脚的高容性负载（nF级），需要脉冲信号源具备较强的瞬间大电流驱动能力。
[0012]由主控模块输出的数字波形经过整形滤波电路整形后，需要经过脉冲信号驱动电路，用以提供驱动能力。可调脉冲信号源的主要作用是将主控模块所产生的时序信号转换为满足EMCCD幅值要求的时钟驱动信号，同时，每路脉冲信号源需提供高速大电流驱动，用于驱动EMCCD高频大容性负载（nF级），脉冲信号源的高低电平也需要根据实时可调节。
[0013]因为EMCCD器件启动瞬间驱动电流较大，为防止输出电流超出阈值，脉冲信号源设计了过流保护功能，防止输出过流对信号源造成损伤。脉冲信号源采用模块化设计，可根据不同EMCCD的工作需求，任意扩充。
[0014]为了实现信号源高低电平可调，需要通过上位计算机分别设置脉冲信号源的高低电平，上位计算机将设置的高低电平值转换为数字信号，再由主控模块通过DA转换电路将数字信号转换为模拟直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，其特征在于包括：上位计算机和相连的主控模块，主控模块连接多路脉冲可调信号源；上位计算机将设置的高低电平值转换为数字信号传输给主控模块，主控模块控制多路脉冲信号源生成不同的时序波形提供给电子倍增CCD电路。2.根据权利要求1所述的一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，其特征在于：所述的每路脉冲信号源包括与主控模块相连的两路DA转换电路及整形滤波电路；一路DA转换电路依次连接高电平驱动电路的放大电路、三极管扩流电路以及脉冲信号驱动电路；另一路DA转换电路依次连接低电平驱动电路的放大电路、三极管扩流电路以及脉冲信号驱动电路；整形滤波电路连接脉冲信号驱动电路；主控模块产生的时钟脉冲信号经整形滤波电路整形后传送到脉冲信号驱动电路，同时主控模块将上位计算机设置的脉冲信号源的高低电平通过DA转换电路转换为模拟直流电平，再经过放大电路进行电平放大和扩流电路扩流，放大扩流后的电压即为脉冲信号源的高低电平，分别连接到脉冲信号驱动电路，脉冲驱动电路将整形滤波电路输出的时钟信号进行电平转换和扩流后输出。3.根据权利要求1所述的一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，其特征在于，所述放大电路包括运放UP1A，其正端通过电阻R188连接前端DA转换器的输出端VSP_CH1，运放UP1A的负端分两路，一路通过电容C114连接至UP1A的输出端、另一路连接电阻R198及电容C115一端，电容C115一端另一端连接AGND端， DA转换器的输出端VSP_CH1通过电阻R190和R196连接于UP1A的负端；根据权利要求2所述的一种用于电子倍增CCD的多路可调脉冲信号源，其特征在于包括：所述三极管扩流电路包括：一个双二极管D2，双二极管D2之间连接于运放UP1A的输出端， 还包括三极管Q3、Q5、Q7和Q9，以及电阻R186、R192、...

【专利技术属性】
技术研发人员：田波，孙丽丽，卜令旗，李苏苏，刘群，周凡，欧阳径桥，
申请(专利权)人：华东光电集成器件研究所，
类型：发明
国别省市：