多光谱TDICCD测试电路设计与实现

发布时间：2017-04-10 13:07

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【摘要】：全面评价多光谱TDICCD(Multi-Spectral Time Delay Integration Charge Coupled Device,简称为多光谱TDICCD)器件光电性能必须需要多光谱TDICCD测试电路。测试电路的性能,尤其是噪声水平,会影响CCD器件的参数指标测试结果,因此需要进行测试电路的研制。本论文针对满足多光谱TDICCD全参数测试问题,以低噪声水平测试电路为主要的研究重点,对系统结构方案、电路硬件及软件设计、参数测试方法进行了详尽的讨论和研究。主要内容为:1.系统结构方案设计。根据多光谱TDICCD参数测试的指标要求,从降低功耗、减少电磁干扰,降低噪声、优化系统体积等方面出发,从硬件及软件考虑了其参数、结构、可靠性及适用性,确定了测试电路的结构及实现方案。2.电路硬件设计。对测试电路进行了硬件需求的分解,将其划分为CCD芯片、时序逻辑电路、驱动电路、电平调节电路、信号处理电路、数据传输及采集电路,并分别进行了选型和设计。3.电路软件设计。为满足多光谱TDICCD全参数测试需求,进行了FPGA和单片机软件设计编程。4.参数测试。针对测试参数指标进行测试方法研究,完成计算机测试软件设计与编程,对测试电路及CCD器件参数进行了测试。本论文研制的测试电路,很好的完成多光谱TDICCD的光电性能全面评价,推动了多光谱TDICCD技术的顺利发展。
【关键词】：多光谱TDICCD 硬件 软件 噪声 参数测试
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN386.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题概述10-11
• 1.2 本论文的研究内容11-12
• 1.3 本论文的结构安排12-13
• 第二章 CCD测试电路噪声分析13-23
• 2.1 CCD信号噪声的来源13-15
• 2.1.1 复位噪声13-14
• 2.1.2 纹波噪声14-15
• 2.1.3 光子噪声15
• 2.1.4 器件噪声15
• 2.2 噪声抑制电路设计分析15-21
• 2.2.1 电源滤波15-18
• 2.2.2 直流驱动信号滤波18-20
• 2.2.3 相关双采样电路20-21
• 2.3 低噪声PCB设计21-22
• 2.3.1 地层设计21
• 2.3.2 电磁兼容设计21
• 2.3.3 印制电路板的尺寸与器件的布置21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 测试电路硬件设计23-49
• 3.1 测试电路系统结构23-25
• 3.1.1 测试系统工作原理23
• 3.1.2 测试电路功能模块及结构23-25
• 3.2 多光谱TDICCD的器件介绍25-26
• 3.2.1 多光谱TDICCD的器件结构25-26
• 3.2.2 多光谱TDICCD的工作原理26
• 3.3 CCD时序逻辑电路的设计26-28
• 3.3.1 时序逻辑电路的功能26-27
• 3.3.2 时序逻辑电路的实现27-28
• 3.4 CCD驱动电路设计28-34
• 3.4.1 驱动电路设计的理论分析29
• 3.4.2 复位及水平驱动电路设计29-32
• 3.4.3 垂直驱动电路32-34
• 3.5 电平调节电路的设计34-40
• 3.5.1 电平调节电路技术指标34-35
• 3.5.2 电源变换电路35-37
• 3.5.3 数字电调电路37-40
• 3.6 CCD信号处理电路设计40-46
• 3.6.1 信号处理电路设计40-43
• 3.6.2 数据传输及采集电路设计43-46
• 3.7 电路PCB设计46-48
• 3.8 本章小结48-49
• 第四章 测试电路软件设计49-58
• 4.1 FPGA电路49-50
• 4.1.1 FPGA介绍与选型49
• 4.1.2 FPGA与外部电路的连接49-50
• 4.2 FPGA软件设计50-54
• 4.2.1 FPGA软件构建环境50
• 4.2.2 FPGA软件编程50-54
• 4.3 单片机软件设计54-55
• 4.3.1 单片机软件构建环境54
• 4.3.2 单片机软件设计54-55
• 4.4 计算机图像采集及参数测试软件设计55-57
• 4.4.1 VC软件开发环境55
• 4.4.2 VC软件开发55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 多光谱TDICCD参数测试与性能评价58-72
• 5.1 多光谱TDICCD光电性能参数指标定义58-59
• 5.2 参数的测试方法59-68
• 5.2.1 电荷-电压转换因子测试方法（光子转移曲线法）59-62
• 5.2.2 饱和输出电压、光响应非线性测试方法62-63
• 5.2.3 噪声测试方法63-64
• 5.2.4 转移效率测试方法64-65
• 5.2.5 光响应非均匀性测试方法65
• 5.2.6 调制传递函数测试方法65-67
• 5.2.7 满阱电荷、动态范围测试方法67-68
• 5.3 测试光学系统68-70
• 5.4 测试结果70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 结论72-73
• 6.1 本文的主要贡献72
• 6.2 下一步工作的展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 硕期间取得的研究成果76-77

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本文编号：296760