基于线阵CCD的模拟前端设计.pdf

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1、2016正仪表技术与传感器2016第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4基于线阵CCD的模拟前端设计赵山山，张红民，贾海彦(重庆理工大学电子信息与自动化学院，重庆400054)摘要：针对线阵CCD模拟前端电路复杂、成本较高等问题，设计了一种结构简单、价格低廉的模拟前端模块。该模块使用施密特触发反相器作为CCD时序信号的驱动器，可增强输入信号的驱动能力；电压跟随器作为CCD电荷信号的数据缓冲器，使比较完整的电荷信号送入ADC进行采样，保证了图像信息的完整性；同时，电压跟随器还能在CCD电路与ADC采样电路之间搭建有效的阻抗匹配。实验结果表明，使用

2、该模拟前端模块的线阵CCD图像扫描系统可以采集2292．7DPI质量的图像，而且架构简单，稳定可靠，具有一定的实用价值。关键词：线阵CCD；时序驱动；数据缓冲；阻抗匹配中图分类号：TN402文献标识码：A文章编号：1002—1841(2016)04-0025-02AnalogFrontEndDesignBasedonLinearCCDZHAOShan—shan，ZHANGHong—min，JIAHal—yan(SchoolofElectronicInformationandAutomation，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing

3、400054，China)Abstract：TosolvestructuralcomplexityandhighcostproblemsofthetraditionallinearCCDanalogfrontendcircuit，anana—logfrontendwithsimplestructureandlowpricewasdesignedinthepaper．TheSchmitttriggerinverterwasusedastheCCDtiminggenerator，whichcanenhancethedrivingabilityofinputsignals．Inta

4、ctanalogsignalsoftheimagesignalwassentintotheADCbytheuseofavoltagefollowerasthedatabuffer．Inaddition，thevoltagefollowercanbuildaneffectiveimpedancematchingbetweentheCCDcircuitandtheADCsamplingcircuit．TheexperimentalresultsshowsthataCCDimagescanningsystemusingthepro—posedanalogfrontendisable

5、toacquireimageswithahighqualityof2292．7DPI．Moreover，thestructureissimple，stableandre—liable，andithasacertainpracticalvalue．Keywords：linearCCD；timingdriven；databuffer；impedancematching0引言缓冲器叫ADc采样图像采集系统在当今社会的应用越来越广泛，而模拟前端tfFPGA线阵CCDIlADc时序处理模块模块是图像采集系统的重要组成部分，负责像元信号的采集、t传输等处理流程，在一定程度上，模拟前端决定

6、了图像采集系驱动器l《CCD时序时序发生器统成像质量的高低。近年来，有部分学者对此开展了相关工作，2015年，王栋等提出了一种低电压差分信号模拟前端电路，图1CCD图像采集系统示意图提高了成像系统的信噪比，但成本仍较高；2014年，张龙等提的时序信号，保障传感器像元电荷信号的有序转移；(2)对CCD出了一种降低模拟前端噪声水平的方法j，该方法使信号得到的输出信号进行数据缓冲，保障完整的电荷信号被送入ADC了优化，但电路设计稍显复杂。通过对图像采集系统的模拟前进行相关双采样，从而保证图像信息的完整性。端部分进行研究，改进了CCD信号的输入输出电路，设计实现模拟前端模块的原理图如

7、图2所示，它包括线阵CCD电了一种简单可靠、成本低廉的CCD模拟前端模块，并通过仿真路，输入驱动电路和输出缓冲电路。该电路采用了2400DPI的和实验对其效果进行了验证。固定扫描模式，确保CCD扫描的图像质量在2400DPI左右。1设计方案1．1CCD传感器基于线阵CCD的图像采集系统框图如图1所示，该系统包设计采用uPD8884ACY作为线阵CCD传感器，该传感器采括FPGA处理模块、ADC采样模块、模拟前端处理模块、CCD芯用12V工作电平，输入输出信号的电平值为5V，典型工作频片及镜头，模拟前端模