[发明专利]一种EMCCD特有信号的驱动系统

说明书

技术领域

本发明属于CCD驱动技术领域，具体涉及一种EMCCD(Electron MultiplyCCD)特有高速高压驱动信号的驱动系统。

背景技术

目前，国内EMCCD特有高速高压驱动信号的实现方法报道很少；通常采用集成的驱动芯片来实现CCD的驱动，对于一些特殊的高压驱动信号，可采用分立三极管和MOSFET来实现。

对较暗目标进行成像时，如果CCD的读出放大器噪声比较大，常常会掩盖有用信号，尤其是在读出速度较高的情况下，读出噪声会随着读出速度的提高而增大。随着CCD制作工艺的不断发展，EMCCD的问世使得微小的信号也能克服读出放大器的噪声，而且此类CCD在不需要任何附加结构的情况下，能够得到与ICCD差不多的图像质量；EMCCD的基本结构与传统的帧转移CCD大致相同，但在读出寄存器和读出放大器之间加入了数百个增益寄存器，它的电极结构不同于转移寄存器，信号在这里得到了增益。在增益寄存器中，实现雪崩倍增所需的高压电场是在增益寄存器中由相邻电极间大电位差形成的，通常一个电极上约20～50V的高幅值信号而另一个电极保持低直流偏压，通过调节高幅值脉冲的高电平来改变两电极之间的电位差从而调控倍增因子。

发明内容

本发明的目的是提供一种EMCCD特有信号的驱动系统，其可以实现对输出信号幅度、相位和占空比的数字控制，输出受负载和工作频率影响极小，且易于改变输出信号的脉冲宽度和相位。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种EMCCD特有信号的驱动系统，包括控制器、正可调电压器、负可调电压器、第一集成驱动器、第二集成驱动器、第一隔直电路、第二隔直电路、第三隔直电路、第一直流电平嵌位电路、第二直流电平嵌位电路、第三直流电平嵌位电路、第一保护电阻、第二保护电阻、P型MOSFET和N型MOSFET；

所述控制器分别与正可调电压器、负可调电压器、第一集成驱动器和第二集成驱动器连接，控制器根据当前的增益要求，分别向正可调电压器和负可调电压器输出对应的数字参数值，改变内部数字电位器的阻值，从而改变输出电压，输出的电压分别作为由P型MOSFET和N型MOSFET构成的推拉MOSFET驱动电路的正电源和负电源，实现推拉MOSFET驱动电路的数字控制；

所述第一集成驱动器把控制器输出的信号进行功率放大以实现对P型MOSFET的驱动；

所述第二集成驱动器把控制器输出的信号进行功率放大以实现对N型MOSFET的驱动；

所述第一隔直电路与第一集成驱动器连接，用于去除第一集成驱动器输出信号的直流电平；

所述第二隔直电路与第二集成驱动器连接，用于去除第二集成驱动器输出信号的直流电平；

所述第三隔直电路与由P型MOSFET和N型MOSFET构成的推拉MOSFET驱动电路的输出端连接，用于去除推拉MOSFET驱动电路输出信号的直流电平值；

所述第一直流电平嵌位电路与P型MOSFET的栅极连接，用于对P型MOSFET的栅极输入信号进行嵌位，保证信号在正常工作范围内；

所述第二直流电平嵌位电路与N型MOSFET的栅极连接，用于对N型MOSFET的栅极输入信号进行嵌位，保证信号在正常工作范围内；

所述第三直流电平嵌位电路与第三隔直电路连接，用于对推拉MOSFET驱动电路输出信号进行嵌位，保证信号在正常工作范围内；

所述第一保护电阻与P型MOSFET的漏极连接，用于对P型MOSFET的漏极电流进行限流；

所述第二保护电阻与N型MOSFET的漏极连接，用于对N型MOSFET的漏极电流进行限流。

本发明的有益效果如下：

1)系统由两互补的MOSFET以图腾柱方式工作，输出的信号幅度和相位不受负载的特性影响，在5MHz～20MHz的较宽驱动信号工作频率范围内也不受影响；可实现对输出信号幅度、相位和占空比的数字控制；

2)系统的正负电源由单一正电源分别经DC-DC电源转换电路获得，减少了供电电源种类，同时克服了传统的线性电路电源转换效率低，在不同的输出信号幅度下电源转换效率高；而且在电源转换电路中使用了数字电位器，控制器可通过数字控制信号改变数字电位器的阻值，进而改变正负电源值(±9V～±25V)，最终改变输出信号的幅度；

3)两互补的MOSFET单独驱动，在一个周期内导通时间都很短，预留了死区时间，避免了两管同时导通的情况；且在两管的漏极串入了限流保护电阻，防止电路异常时漏极电流过大而烧坏MOSFET。

附图说明

图1是本发明的高速高压驱动电路原理图。