一种通用型EMCCD驱动系统

发布时间：2020-12-17 12:58

　　电子倍增CCD(EMCCD)是目前国内外微光成像领域研究与发展的重点,它不仅具有传统CCD的各种特点,同时具有灵敏度高、量子效率高和噪声低等优势,非常适合应用于军事侦察、天文观测、生物医学等微光成像领域。但是我国EMCCD生产工艺和芯片性能测试水平不够成熟,且常用的EMCCD成像系统只适用于单一型号芯片的成像与应用,具有一定局限性。本文针对多种主流EMCCD芯片设计了一套通用型EMCCD驱动系统,为不同型号芯片的驱动与性能测试提供平台。首先,本文阐述了 EMCCD的工作原理与工作噪声,并以NI控制主机为控制端提出了通用型EMCCD驱动系统的整体设计方案。其次,本文介绍了 EMCCD的结构特点,重点分析多种主流EMCCD的驱动要求,总结归纳出驱动信号在幅值、时序等方面的共性,以此为基础提出通用型EMCCD驱动系统电路设计思路和要求。在系统硬件电路方面,本文实现了系统电路的通用性,使得转移时钟驱动电路、倍增时钟驱动电路和直流偏置电压电路和器件背板能够满足不同芯片的驱动要求,其中倍增时钟的正弦波信号采用Cordic算法和集成运放实现。本文使用相关双采样电路与14位A/D量化采样板卡对EMCC... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 微光成像原理及器件
    1.2 国内外发展现状
    1.3 通用型EMCCD驱动系统的研究意义
    1.4 研究内容及论文结构
2 EMCCD介绍与系统设计方案
    2.1 EMCCD图像传感器工作原理
    2.2 EMCCD噪声分析
        2.2.1 时钟感生电荷噪声
        2.2.2 暗电流噪声
        2.2.3 倍增噪声
        2.2.4 读出噪声
    2.3 驱动系统整体设计
        2.3.1 系统控制主机
        2.3.2 时钟驱动电路
        2.3.3 直流偏置电压电路
        2.3.4 CDS采样电路
        2.3.5 系统辅助模块
    2.4 本章小结
3 通用型EMCCD驱动系统电路设计
    3.1 EMCCD芯片特点
    3.2 驱动信号研究
        3.2.1 时钟驱动信号
        3.2.2 直流偏置电压信号
    3.3 系统电路设计
        3.3.1 转移时钟驱动电路设计
        3.3.2 倍增时钟驱动电路
        3.3.3 直流偏置电压电路设计
        3.3.4 EMCCD读出电路设计
        3.3.5 CDS采样电路设计
        3.3.6 系统辅助模块设计
    3.4 本章小结
4 系统电路优化与信号调试
    4.1 系统电路板级分析与设计
        4.1.1 板级划分
        4.1.2 PCB尺寸设计
        4.1.3 叠层设计
        4.1.4 器件布局与布线
        4.1.5 电源平面与地平面设计
    4.2 信号完整性分析
        4.2.1 信号反射与振铃现象
        4.2.2 信号串扰
        4.2.3 电磁干扰
    4.3 系统设计总结与信号调试
        4.3.1 系统电路板展示
        4.3.2 系统整体展示
        4.3.3 系统程序编写
        4.3.4 系统信号测试
    4.4 本章小结
5 系统成像与性能测试
    5.1 系统成像实验
    5.2 系统噪声水平测试
    5.3 增益效果测试
    5.4 积分时间测试
    5.5 本章小结
6 工作总结与展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：2922083