采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的emccd驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，它由電壓調(diào)節(jié)電路、電子開關(guān)管、三繞組高頻變壓器、濾波電路、幅值檢測電路、數(shù)字電位器分壓電路、直流偏置電路、光耦隔離反饋電路組成。三繞組高頻變壓器有一個(gè)初級，兩個(gè)次級，初級輸入低壓驅(qū)動(dòng)信號，第二次級輸出放大的驅(qū)動(dòng)信號，第一次級連接直流偏置電路產(chǎn)生直流偏置電壓。通過數(shù)字電位器分壓電路將輸出驅(qū)動(dòng)信號幅值反饋到電壓調(diào)節(jié)電路，使輸出電壓幅值穩(wěn)定，同時(shí)，調(diào)節(jié)數(shù)字電位器阻值可調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)信號幅值。本發(fā)明提供的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，其輸出幅值穩(wěn)定并可程控調(diào)節(jié)、電路結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、調(diào)試簡便。
【專利說明】采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子倍增CCD微光成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCXD驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電子倍增(XD(EMCXD)是微光成像的核心器件，它采用了片上電子增益技術(shù)，利用片上增益寄存器使圖像信息在電子轉(zhuǎn)移過程中得到放大，這使得它在很高的讀出速率下仍具有相對很低的讀出噪聲，實(shí)現(xiàn)微弱光源下的成像，甚至是光子計(jì)數(shù)功能。電子倍增的實(shí)現(xiàn)需要高頻高壓(頻率> 1OMHz,電壓> 35V)的驅(qū)動(dòng)信號。現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方法主要有以下兩種:
第一種是方波驅(qū)動(dòng)方法，把低壓方波通過電子開關(guān)管變?yōu)楦邏悍讲?qū)動(dòng)信號，信號幅度由高壓供電器決定。此方法的缺點(diǎn)在于輸出方波幅值不易調(diào)節(jié)，且方波信號驅(qū)動(dòng)CCD功耗太大,還對(XD的老化影響較大。
[0003]第二種是正弦波驅(qū)動(dòng)方法，采用DDS技術(shù)產(chǎn)生正弦波，并通過高頻高壓放大電路實(shí)現(xiàn)正弦波的線性放大，輸出高頻高壓的正弦波驅(qū)動(dòng)信號。此方法的缺點(diǎn)在于DDS正弦波碼流調(diào)整過程復(fù)雜，且輸出波形對高頻高壓放大電路要求高，輸出電壓幅值穩(wěn)定性不好，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試難度大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有電子倍增CCD驅(qū)動(dòng)電路的不足，本發(fā)明提供一種采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，其輸出幅值穩(wěn)定并可程控調(diào)節(jié)、電路結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試簡便。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，它由電壓調(diào)節(jié)電路、電子開關(guān)管、三繞組高頻變壓器、濾波電路、幅值檢測電路、數(shù)字電位器分壓電路、直流偏置電路和光耦隔離反饋電路組成。其中，所述三繞組高頻變壓器初級的兩端分別與電壓調(diào)節(jié)電路和電子開關(guān)管相連，電子開關(guān)管與電壓調(diào)節(jié)電路相連，三繞組高頻變壓器第一次級的兩端與直流偏置電路相連，第二次級的兩端分別與直流偏置電路和濾波電路相連，濾波電路與幅值檢測電路相連并作為驅(qū)動(dòng)信號輸出，幅值檢測電路、數(shù)字電位器分壓電路、光耦隔離反饋電路依次相連后與電壓調(diào)節(jié)電路相連形成反饋回路。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果是:
1、本發(fā)明采用三繞組高頻變壓器實(shí)現(xiàn)信號放大與直流偏置電路，并通過光耦實(shí)現(xiàn)隔離反饋調(diào)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，調(diào)試方便，輸出幅值易于調(diào)整且輸出穩(wěn)定。
[0007]2、本發(fā)明采用數(shù)字電位器對輸出驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行分壓反饋調(diào)節(jié)，可程控調(diào)節(jié)輸出幅值。
[0008]3、本發(fā)明產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號，輸出幅值30-50V，頻率1_12.5MHz，滿足了絕大多數(shù)電子倍增CCD的驅(qū)動(dòng)要求，具有很好的通用性和實(shí)用性?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的原理框圖；
圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，由電壓調(diào)節(jié)電路1、電子開關(guān)管2、三繞組高頻變壓器3、濾波電路4、幅值檢測電路5、數(shù)字電位器分壓電路6、直流偏置電路7、光耦隔離反饋電路8組成。三繞組高頻變壓器3初級的兩端分別與電壓調(diào)節(jié)電路I和電子開關(guān)管2相連，電子開關(guān)管2與電壓調(diào)節(jié)電路I相連，三繞組高頻變壓器3第一次級的兩端與直流偏置電路7相連，第二次級的兩端分別與直流偏置電路7和濾波電路4相連，濾波電路4與幅值檢測電路5相連并作為驅(qū)動(dòng)信號輸出，幅值檢測電路5、數(shù)字電位器分壓電路6、光耦隔離反饋電路8依次相連后與電壓調(diào)節(jié)電路I相連形成反饋回路。
[0012]如圖2所示，電壓調(diào)節(jié)電路I由線性穩(wěn)壓器U1、三個(gè)電容C1、C2、C3、電阻R1、二級管Dl組成，電子開關(guān)管2為金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管Q1，直流偏置電路由二級管D2、電容C4組成，濾波電路4由電阻R3、電容C5組成，幅值檢測電路5由二極管D3、電容C6組成，數(shù)字電位器分壓電路6由兩個(gè)電阻R4、R5、數(shù)字電位器R6、電容C7、三端穩(wěn)壓器U3組成，光耦隔離反饋電路8由光耦U2、電阻R2組成。
[0013]電容Cl的一端與線性穩(wěn)壓器Ul的輸入端相連并接電源正極，電容Cl的另一端與線性穩(wěn)壓器Ul的地端相連并接地,線性穩(wěn)壓器Ul的輸出端、電容C2的一端、電容C3的一端和電阻Rl的一端均與三繞組高頻變壓器3初級的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻Rl的另一端和電容C3的另一端均與二極管Dl的陰極相連，二極管Dl的陽極和開關(guān)管Ql的漏極均與三繞組高頻變壓器3初級的另一端相連，開關(guān)管Ql的柵極接低壓方波信號，開關(guān)管Ql的源極接地，三繞組高頻變壓器3第一次級的一端與二極管D2陽極相連，三繞組高頻變壓器3第一次級的另一端接地，電容C4的一端、二級管D2的陰極均與三繞組高頻變壓器3第二次級的一端相連，電容C4的另一端接地，三繞組高頻變壓器3第二次級的另一端與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端、電容C5的一端和二級管D3的陽極相連并作為驅(qū)動(dòng)信號輸出，電容C5的另一端接地,二極管D3的陰極、電容C6的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端相連，電容C6的另一端接地，電阻R5的另一端、數(shù)字電位器R6的一端和電容C7的一端均與三端穩(wěn)壓器U3的基準(zhǔn)端相連，電阻R4的另一端與光耦U2的二極管陽極相連，三端穩(wěn)壓器U3的輸入端、電容C7的另一端與光耦U2的二極管陰極相連，三端穩(wěn)壓器U3的地端接地，數(shù)字電位器R6的另一端接地，光耦U2的三極管集電極接電源正極，R2的一端、光耦U2的三極管射極與線性穩(wěn)壓器Ul的電壓調(diào)節(jié)端相連，電阻R2的另一端接地。
[0014]本發(fā)明的工作過程如下，電壓調(diào)節(jié)電路I采用輸出電壓可調(diào)節(jié)的線性穩(wěn)壓器Ul輸出一個(gè)合適的直流電壓，通過低壓方波控制開關(guān)管Ql的導(dǎo)通與關(guān)斷變成脈沖信號輸入三繞組高頻變壓器3的初級，二級管Dl和電阻Rl提供續(xù)流回路。三繞組高頻變壓器3的第二次級輸出放大的交流信號，三繞組高頻變壓器3的第一次級輸出的交流信號通過直流偏置電路7整流濾波產(chǎn)生直流偏置電壓，將第一次級輸出的放大信號低電位抬高，再經(jīng)電阻R3和電容C5組成的低通濾波電路后輸出EMCCD驅(qū)動(dòng)信號。輸出的驅(qū)動(dòng)信號連接到二極管D3和電容C6測出驅(qū)動(dòng)信號的幅值，三端穩(wěn)壓器U3輸出恒壓加在數(shù)字電位器上，光耦U2輸出端經(jīng)電阻R2到地產(chǎn)生反饋電壓輸入到線性穩(wěn)壓器Ul的電壓調(diào)節(jié)端，反饋調(diào)節(jié)線性穩(wěn)壓器Ul輸出電壓，從而調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)信號的幅值，使輸出驅(qū)動(dòng)信號幅值保持穩(wěn)定。同時(shí)，程控調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的電阻值，經(jīng)光耦反饋到線性穩(wěn)壓器Ul能改變其輸出電壓，從而調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)信號的幅值。
[0015]線性穩(wěn)壓器Ul可以選用LT公司的LT1129型號的產(chǎn)品，電子開關(guān)管Ql可以選用ZETEX公司的ZVN4525E6型號的產(chǎn)品，三端穩(wěn)壓器U3可以選用TI公司的TLV431型號的產(chǎn)品，數(shù)字電位器R6可以選用美信公司的MAX5423型號的產(chǎn)品，但均不限于此。
【權(quán)利要求】
1.一種采用三繞組高頻變壓器程控調(diào)幅的EMCCD驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，它由電壓調(diào)節(jié)電路(I)、電子開關(guān)管(2)、三繞組高頻變壓器(3)、濾波電路(4)、幅值檢測電路(5)、數(shù)字電位器分壓電路(6)、直流偏置電路(7)和光耦隔離反饋電路(8)等組成；其中，所述三繞組高頻變壓器(3)初級的兩端分別與電壓調(diào)節(jié)電路(I)和電子開關(guān)管(2)相連，電子開關(guān)管(2)與電壓調(diào)節(jié)電路(I)相連，三繞組高頻變壓器(3)第一次級的兩端與直流偏置電路(7)相連，第二次級的兩端分別與直流偏置電路(7)和濾波電路(4)相連，濾波電路(4)與幅值檢測電路(5)相連并作為驅(qū)動(dòng)信號輸出，幅值檢測電路(5)、數(shù)字電位器分壓電路(6)、光耦隔離反饋電路(8)依次相連后與電壓調(diào)節(jié)電路(I)相連形成反饋回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)電路I由線性穩(wěn)壓器U1、三個(gè)電容C1、C2、C3、電阻R1、二級管Dl等組成，電子開關(guān)管(2)為金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管Q1，直流偏置電路由二級管D2、電容C4組成，濾波電路(4)由電阻R3、電容C5組成，幅值檢測電路(5)由二極管D3、電容C6組成，數(shù)字電位器分壓電路(6)由兩個(gè)電阻R4、R5、數(shù)字電位器R6、電容C7、三端穩(wěn)壓器U3組成，光耦隔離反饋電路(8)由光耦U2、電阻R2組成；其中，所述電容Cl的一端與線性穩(wěn)壓器Ul的輸入端相連并接電源正極，電容Cl的另一端與線性穩(wěn)壓器Ul的地端相連并接地，線性穩(wěn)壓器Ul的輸出端、電容C2的一端、電容C3的一端和電阻Rl的一端均與三繞組高頻變壓器3初級的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻Rl的另一端和電容C3的另一端均與二極管Dl的陰極相連，二極管Dl的陽極和開關(guān)管Ql的漏極均與三繞組高頻變壓器3初級的另一端相連，開關(guān)管Ql的柵極接低壓方波信號，開關(guān)管Ql的源極接地，三繞組高頻變壓器3第一次級的一端與二極管D2陽極相連，三繞組高頻變壓器3第一次級的另一端接地，電容C4的一端、二級管D2的陰極均與三繞組高頻變壓器3第二次級的一端相連，電容C4的另一端接地，三繞組高頻變壓器3第二次級的另一端與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端、電容C5的一端和二級管D3的陽極相連并作為驅(qū)動(dòng)信號輸出，電容C5的另一端接地,二極管D3的陰極、電容C6的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端相連，電容C6的另一端接地，電阻R5的另一端、數(shù)字電位器R6的一端和電容C7的一端均與三端穩(wěn)壓器U3的基準(zhǔn)端相連，電阻R4的另一端與光稱U2的二極管陽極相連，三端穩(wěn)壓器U3的輸入端、電容C7的另一端與光耦U2的二極管陰極相連，三端穩(wěn)壓器U3的地端接地，數(shù)字電位器R6的另一端接地，光耦U2的三極管集電極接電源正極，R2的一端、光耦U2的三極管射極與線性穩(wěn)壓器Ul的電壓調(diào)節(jié)端相連，電阻R2的另一端接地。
【文檔編號】H02M5/44GK103683963SQ201310576664
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】葉凌云, 宋開臣, 鄧立新, 鄧富城 申請人:浙江大學(xué)