基于的空间面阵相机驱动时序CPLD发生器的设计与硬件实现

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1、光子学报ACTAPHOTONICASINICA基于CPLD的空间面阵CCD相机驱动时序发生器的设计与硬件实现冉晓强，汶德胜,郑培云，王华，梁义涛（屮国科学院汕安光学精密机械研究所，西安710119）摘要:在分析e2v公司的CCD47-20BackthinnedNIMO型CCD器件驱动时序关系的基础上，设计了可调帧频和曝光时间的空间面阵CCD相机驱动时序发生器及其硬件电路.选川可编程逻辑器件作为硬件设计载体，使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硕件描述•针对ALTERA公司的EPM9400LC84-15对设计进行了RTL级仿真及配置

2、，完成了时序发生器的絞件电路•硬件实验结來表明，所研制的驱动时序发生器不仅可以满足空间CCD相机的驱动要求，而且还可以调节帧频和曝光时间.关键词:空间而阵CCD相机;驱动时序发生器；复杂可编程逻辑器件;可调帧频和曝光时间；硬件电路中图分类号:V211文献标识码:A文章编号:1004-4213（2007）02-0364-4SSioABD20均由CCD驱动时序发生器产生.3Darkrcflerenccrows1024(H)1033(V)rllo-ISO1608Blankdements8Blankdements“31RelLImagese

3、ction1024-1024activepixels13-13pm16DARKreferencecolumnsOSlODl0引言随着航天技术的发展，在航天器姿态高准确度测量,空间遥感和对地观测等领域，性能优越的空间面阵CCD相机越來越多地得到了应用⑴•rti于空间CCD相机探测的一般多为比较弱、小和喑的信号，这样就要求相机具有曝光时间调节功能•目前,对于使川没有电子快门CCD芯片的空间相机多采用机械快门来控制相机的曝光时间•e2v公司的CCD47-20Backlhinnned/VIMO型CCD，是一款没有电子快门的背照式面阵帧转移C

4、CD器件.本文在分析了该器件的工作过程和对驱动信号的要求后，基于可编程逻辑器件（CPLD）技术设计了帧频和积分时间均可调的驱动时序发生器.并且结合ALTERA公司的EMP9400LC84-15完成了硬件电路的设计.1面阵帧转移CCD驱动时序发生器原理1.1CCD47-20IfackthinnnedNIMO芯片CCD47-20BackthinnedNIMO是英国e2v公司生产的一款低噪音背照式的帧转移而阵CCD121,冇双路输出和单路输出两种输出格式.象元数为1024象素XI024象素，光谱范围为200〜1000nm,此CCD主要优点

5、表现为：釆用背照结构，具冇很高的量子效率，峰值量子效率超过了90%・具有极低的暗电流,特别适介于暗日标的探测•读出噪音小,Tel:029"88887671Email:xqran@126.com攵稿日如］:2005・10・271MHz读出速率时,读出噪音小于67.具有带制冷封装的产品，大大简化了CCD制冷设计.CCD47-20BackthinnnedNIMO芯片由像敏区、存储区、水平移位寄存器和输出电路等部分组成，如图1.此CCD芯片共需要15路驱动时钟，它们分别是:成像区时钟TI01、TI血、TI

6、e、TS曲；读出H寸钟TR朝R、TR

7、个阶段:感光阶段和转移阶段•感光阶段实现感光阵列的电荷积累，帧存储区到转移寄存器的电荷转移以及转移寄存器向输岀放大器的电荷输出；转移阶段主要完成感光阵列所积累的电荷向帧存储区的转移.在感光阶段⑶，感光阵列接受外界光源照射产生电荷，帧转移控制信号TI奶、TI血、TI朝不变，感光阵列和帧存储区之间为阻断态，不会发生电$；1转移现彖;开始时由频率为200kHz交跌时间为0.5Us的三相行转移控制信号TS01、TS

8、为1MHz交跌时问为62.5ns的输出挤扌制信号TR01L、TR