EMCCD倍增增益驱动技术研究

发布时间：2017-09-06 17:41

  本文关键词：EMCCD倍增增益驱动技术研究

  更多相关文章： EMCCD 增益驱动 工作频率 提高 方波法 正弦波法

【摘要】：随着技术的发展,近年来出现一种新型图像传感器,即电子倍增电荷耦合器件——EMCCD,EMCCD可以在固态级就实现电荷倍增的效果,还特别适合在微光条件下工作。而且其还具有高像素、高帧速、低读出噪声和高量子效率等特点,已经逐渐取代了CCD、ICCD等在自适应光学上的应用。为了能实时观测及快速矫正,自适应光学系统对EMCCD的帧速提出了更高的要求,而EMCCD的帧速与其增益驱动工作频率正相关,因此在前人研究的基础上继续提高增益驱动的工作频率成了当前迫切的需求。本文先介绍EMCCD的结构与工作原理,讨论其电离率模型和电子倍增模型,了解EMCCD的倍增机制。接着分析EMCCD增益驱动的两种方法,即方波法和正弦波法,总结出两种方法中影响驱动工作频率的关键因素,为增益驱动设计提供理论基础。然后提出几种能提升工作频率的方波法和正弦波法设计,并分析设计思路,同时还给出配套模块的设计。在信号完整性的原则指导下,完成了EMCCD增益驱动系统的PCB设计,最后对设计进行实验验证与分析。实验结果表明,在增益驱动的幅度、平滑度、对称性等均符合设计指标要求的情况下,设计的方波法和正弦波法中都能有效的提高工作频率,达到了此次研究的目的。
【关键词】：EMCCD 增益驱动 工作频率 提高 方波法 正弦波法
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386.5
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 自适应光学系统9-10
• 1.1.2 波前传感器10-11
• 1.1.3 研究意义11
• 1.2 EMCCD增益驱动研究现状11-12
• 1.3 研究内容与论文结构12-15
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 论文结构13-15
• 2 EMCCD的倍增原理15-19
• 2.1 EMCCD的结构与工作原理15-16
• 2.2 电离率模型16-17
• 2.3 电子倍增模型17-19
• 3 EMCCD的增益驱动分析19-31
• 3.1 方波法分析19-28
• 3.1.1 方波法原理19-20
• 3.1.2 Mosfet的参数20
• 3.1.3 Mosfet的开通过程20-23
• 3.1.4 MOS管开关能力仿真23-25
• 3.1.5 MOS管导通电阻对增益驱动的影响25-27
• 3.1.6 方波法增益驱动影响因素总结27-28
• 3.2 正弦波法分析28-31
• 3.2.1 正弦波初始信号的产生28-30
• 3.2.2 正弦波幅值放大30
• 3.2.3 正弦波法增益驱动影响因素总结30-31
• 4 EMCCD增益驱动系统设计与原理31-47
• 4.1 总体方案设计31-32
• 4.2 方波法设计32-34
• 4.2.1 方波法一设计32-33
• 4.2.2 方波法一设计改进33
• 4.2.3 方波法二设计33-34
• 4.3 正弦波法设计34-36
• 4.3.1 正弦波法一设计34-35
• 4.3.2 正弦波法二设计35-36
• 4.4 FPGA模块设计36-38
• 4.5 模拟电源设计38-47
• 4.5.1 倍增可调高压电源设计38-45
• 4.5.2 倍增恒定低压电源设计45-46
• 4.5.3 EL7156可调供电电源设计46-47
• 5 信号完整性与PCB设计47-53
• 5.1 信号完整性分析47-50
• 5.2 PCB设计50-53
• 6 实验结果分析与结论53-65
• 6.1 方波法模块测试53-61
• 6.1.1 匹配电阻的方波法一测试53-55
• 6.1.2 未匹配电阻的方波法一测试55-58
• 6.1.3 方波法一改进测试58-59
• 6.1.4 方波法二测试59-60
• 6.1.5 方波法总结60-61
• 6.2 正弦波法模块61-63
• 6.2.1 正弦波法一测试61
• 6.2.2 正弦波法二测试61-63
• 6.2.3 正弦波法总结63
• 6.3 方波与正弦波法比较与结论63-65
• 7 工作总结与展望65-67
• 7.1 工作总结65
• 7.2 研究展望65-67
• 参考文献67-69
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果69

【参考文献】

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本文编号：804527