[发明专利]一种TDI CCD模拟信号发生器

说明书

一、技术领域

本发明涉及了一种信号发生器，特别是一种TDI CCD模拟信号发生器。 

二、背景技术

TDI CCD是一种时间延迟积分型CCD，通过多次曝光累积电荷的方法来提高灵敏度。与一般CCD相比，TDI CCD不仅成像灵敏度高而且在低照度下有较高的信噪比，被广泛应用于航空航天、医疗器械和摄像器材等领域。由于TDI CCD器件工艺复杂、价格昂贵，直接用于调试开发CCD信号处理电路时会有一定的风险，而且其驱动信号要求复杂，多电源供电，有可能在实验中因所开发电路不够完善或操作失误而造成不必要的损失。 

为了避免直接调试开发CCD信号处理电路带来的风险，需要对TDI CCD器件的输出信号进行模拟。目前的方法有直接用硬件电路模拟出CCD器件的功能，并得到相应输出信号，但其存在的硬件电路调试复杂、开发周期长、输出信号周期不可调等缺陷。 

三、发明内容

本发明的目的是提供一种TDI CCD模拟信号发生器，用于产生代替TDI CCD输出信号的模拟信号。具体技术方案如下： 

包括时序发生电路，信号合成电路，滤波电路以及供电电源电路，所述的时序发生电路包括晶振、CPLD器件、拨码开关和反相器；所述的CPLD器件共产生五路信号：转移门控信号TG、复位信号RG、电荷累加信号SG、复位电平采样信号SHP和信号电平采样信号SHD；连接关系为：由晶振产生的脉冲信号作为CPLD的输入时钟，由拨码开关得到的高低电平信号作为控制调节CPLD输出信号周期的输入信号；CPLD产生的复位信号RG以及电荷累加信号SG经反相器后送入信号合成电路，经信号合成电路后初步得到TDI CCD的模拟信号，然后经滤波电路后最终输出TDI CCD模拟信号；时序发生电路、信号合成电路和滤波电路所需电压都由供电电源电路提供。 

时序发生电路产生的五路信号转移门控信号TG、复位信号RG、电荷累加信号SG、复位电平采样信号SHP和信号电平采样信号SHD的作用分别为：转移门控信号TG用于信号RG和SG中有效像元的定位：TG低电平时，RG和SG 才有像元信号，在TG高电平时，RG为高电平，SG为低电平。由于TDI CCD输出信号的一个有效像元周期中包括复位干扰电平、复位电平和信号电平。故复位信号RG的一个有效像元周期中高电平持续时间与TDI CCD的一个有效像元周期中的复位干扰电平持续时间相同；电荷累加信号SG的一个有效像元周期中高电平持续时间与TDI CCD一个有效像元周期中的复位干扰电平和复位电平持续时间的累加和相同。将RG和SG信号叠加后即可得到TDI CCD的模拟信号。复位电平采样信号SHP和信号电平采样信号SHD的上升沿分别对应于TDI CCD一个有效像元周期的复位电平和信号电平，其可用作相关双采样电路中的控制时序。 

晶振为20MHz的有源晶振。 

CPLD器件采用Altera公司的EPM7128。 

时序发生电路中的反相器采用74HC540。 

拨码开关是二进制输入十进制输出类型的10位拨码开关。通过调节拨码开关，可模拟出不同积分时间下的TDI CCD输出信号的模拟信号。 

信号合成电路包括两个三极管器件和一个反相器；其连接关系为CPLD产生的复位信号RG以及电荷累加信号SG分别经过反相器后输入两个三极管器件的基级，复位信号RG以及电荷累加信号SG经放大后分别在两个三极管的集电极输出，经同一个上拉电阻后得到合成信号，并经反相器后输出合成信号。 

信号合成电路包括的三极管器件采用9018，所述的反相器采用74HC540。 

滤波电路包括运算放大器；其连接关系为信号合成电路的输出合成信号输入运算放大器的同相输入端，运算放大器的输出端经反馈电路后输入运算放大器的反相输入端。 

滤波电路包括的运算放大器采用AD744。 

供电电源电路由AC/DC电源模块和线性稳压管组成；交流电经过AC/DC电源模块转换为直流电，然后分别经过线性稳压管为晶振、CPLD、拨码开关、反相器、信号合成电路以及滤波电路供电。 

有益效果：