线阵ccd筛选电路设计和探究

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1、线阵CCD筛选电路设计和探究　　摘要：航天任务中，为保证低等级器件的可靠性需要对其进行筛选。针对Kodak公司的商用CCD探测器KLI?2113，设计了可供12片CCD同时进行老炼试验的筛选电路，通过对各驱动信号的频率、宽度和相互位置关系的仔细调试，获得了满足信噪比要求的数字图像。在此基础上，针对12片CCD进行了老炼试验，试验结果表明，器件完全满足可靠性筛选方法的要求。本文中筛选电路的设计方法对其他航天任务中的低等级器件筛选也具有一定的参考价值。关键词：线阵CCD；FPGA；图像传输；筛选电路中图分类号：TN

2、386.5?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）04?0133?04DesignandresearchofscreeningcircuitforlineararrayCCDLIShuai，LIUDong?bin，ZHANGHang，LIWei，ZHANGDa（ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China）Abstract：Thelow?lev

3、eldevicesarerequiredtobescreenedtoensuretheirreliabilityinspace10mission.Ascreeningcircuitthatcancarryouttheagingtestforsimultaneousscreeningof12CCDswasdesignedforthecommercialCCDdetectorKLI?2113madebyKodak.ThedigitalimagesmeetingtheSNRrequirementswereobtain

4、edbycarefuldebuggingofthefrequency，thepulsewidthandthemutualpositionalrelationshipofthedrivesignals.Onthisbasis，theagingtestfor12commercialCCDsofKodakwasconductedatasametime.Theresultshowsthatthecircuitmeetsthereliabilityrequirementsofthedevicescreening.Thed

5、esignmethodofthescreeningcircuithasacertainreferencevalueforscreeningthelow?gradedevicesinotherspacemissions.Keyword：lineararrayCCD；FPGA；imagetransmission，screeningcircuit0引言10航天任务中，对使用电子元器件的质量等级要求很高，真空特性、温度特性、抗辐照特性均要满足系统要求，但是由于电子元器件的采购渠道，采购成本，采购周期等原因在设计中会遇到

6、选用低等级器件来代替高等级器件的情况，为保证元器件的可靠性和任务的顺利完成，需要对所选用的低等级器件进行可靠性筛选。电荷耦合器件能够存储由入射光在光敏单元激发出的光信息电荷，并且能够在适当的时钟驱动脉冲作用下，把存储的电荷定向转移和传输，最终以收集到的电荷作为信号，因其具有质量轻、体积小、功耗低、动态范围大、测量精度高、寿命长等诸多优点，被广泛应用在航天遥感观测、载荷对地观测、空间科学等领域[1?3]。Kodak公司的商业级三线阵探测器KLI?2113有敏感度高、动态范围大、数据速度快以及噪声低等优点，因此非常

7、适合应用在空间探测领域。本文针对商业级的探测器KLI?2113，设计老炼试验的筛选电路，并给出试验结果。1电路设计CCD筛选电路是为了从多片CCD中获取、处理和存储数字图像信号[4]，主要由时序产生和控制单元、驱动单元、视频处理单元和数据传输单元等几个部分构成，原理框图如图1所示。图1CCD筛选电路原理框图其工作过程是12片CCD在FPGA产生的驱动时序作用下输出与光强相对应的模拟信号，通过模拟开关选择后经过前置放大、相关双采样、A/D转换成为12位的数字信号，10FPGA缓存接收到的数据并通过CameraLi

8、nk接口传输到PC机中，完成数据采集过程。1.1CCD驱动单元三线阵探测器KLI?2113由3条平行的并且完全相同的光电二极管阵列组成，每行包括2098个有效像元、12个暗像元以及12个测试像元，饱和输出电压为2.0V，动态范围76dB，像元读出频率为20MHz，电荷转移效率为0.99999，暗电流为0.02pA/pixel。CCD探测器的主要参数如表1所示。表1KLI2113主要参数