一種通用型EMCCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).pdf

1、電子倍增CCD(EMCCD)是目前國內(nèi)外微光成像領(lǐng)域研究與發(fā)展的重點(diǎn)，它不僅具有傳統(tǒng)CCD的各種特點(diǎn)，同時(shí)具有靈敏度高、量子效率高和噪聲低等優(yōu)勢，非常適合應(yīng)用于軍事偵察、天文觀測、生物醫(yī)學(xué)等微光成像領(lǐng)域。但是我國EMCCD生產(chǎn)工藝和芯片性能測試水平不夠成熟，且常用的EMCCD成像系統(tǒng)只適用于單一型號(hào)芯片的成像與應(yīng)用，具有一定局限性。本文針對(duì)多種主流EMCCD芯片設(shè)計(jì)了一套通用型EMCCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為不同型號(hào)芯片的驅(qū)動(dòng)與性能測試提供平臺(tái)。

2、
　　本文首先闡述了EMCCD的工作原理與工作噪聲，并以NI控制主機(jī)為控制端提出了通用型EMCCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。其次，介紹了EMCCD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)分析多種主流EMCCD的驅(qū)動(dòng)要求，總結(jié)歸納出驅(qū)動(dòng)信號(hào)在幅值、時(shí)序等方面的共性，以此為基礎(chǔ)提出通用型EMCCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)思路和要求。在系統(tǒng)硬件電路方面，本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)電路的通用性，使得轉(zhuǎn)移時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路、倍增時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路和直流偏置電壓電路和器件背板能夠滿足不同芯片的驅(qū)動(dòng)要

3、求，其中倍增時(shí)鐘的正弦波信號(hào)采用Cordic算法和集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。使用相關(guān)雙采樣電路與14位A/D量化采樣板卡對(duì)EMCCD圖像信號(hào)進(jìn)行采集與實(shí)時(shí)顯示。在電路優(yōu)化方面，通過電路設(shè)計(jì)規(guī)則與信號(hào)完整性理論，對(duì)PCB板的參考平面、數(shù)模混合電路和信號(hào)傳輸?shù)确矫孢M(jìn)行優(yōu)化。在軟件系統(tǒng)方面，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制、時(shí)序驅(qū)動(dòng)、圖像信號(hào)采樣與成像程序。另外，本文通過兩款芯片的信號(hào)調(diào)試驗(yàn)證了系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的可行性與通用性。最后，以CCD97芯片為例，對(duì)系統(tǒng)成像、噪聲水平