[发明专利]一种用于CCD信号采集的模数转换电路

说明书

本发明公开了一种用于CCD信号采集的模数转换电路，包括单端转差分运放电路，模数转换器，基准电源电路，反向驱动电路；其中，将CCD模拟信号放大电路与模数转换器放置在同一电路板中，并尽量缩短两者的距离，减少受干扰的可能性；采用高速模数转换器，数字控制量和转换结果均以差分方式端接，采用单端转差分运放电路将CCD探测器输出信号由单端转为差分方式；采用基准电源电路为模数转换器提供参考基准电压，以16位的精度将CCD输出的模拟电信号转化为数字量，能够匹配线阵CCD探测器输出的模拟电信号变化频率。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种CCD信号采集的模数转换电路，用于光谱分析仪器设备。

背景技术

全谱直读光谱仪是金属材料化学成分检测通用设备，工作原理是激发源产生高压，通过电极在惰性气体的保护下对测试样品放电产生等离子体光谱，前置光路将特征光传输到光学系统并由光学系统进行分光，采集系统采集数据信号，软件对数据进行处理得到所需结果。

直读光谱仪的光谱信号通常利用光电倍增管(PMT)或者电荷耦合器件(CCD、CMOS)进行光信号的采集。光电倍增管的采集方式只能是一个元素匹配一个光电倍增管，受光学系统空间的限制无法实现全谱采集。为适应用户对不同基体的样品需求，多数光谱仪生产厂家均推出了以CCD、CMOS光信号采集器件，将采集到的图像模拟信号转换为数字信号，并通过软件处理得到所需分析结果，实现全谱信号采集，满足不同用户需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够匹配线阵CCD探测器输出的模拟电信号变化频率，抗干扰能力强、精度高的CCD信号模数转换电路。

本公开提供的用于CCD信号采集的模数转换电路，包括：

放大电路，用于对CCD探测器输出的模拟信号进行放大；

模数转换装置，与所述放大电路输出端相连，用于对其输出的模拟信号进行模数转换；

基准电源电路，用于为所述模数转换装置提供参考基准电压；

反向驱动电路，用于对探测器曝光进行驱动控制；

所述模数转换装置和反向驱动电路，通过数字量端口与外部进行交互，包括输出模数转换的结果，以及接收控制信号；

其中：

探测器信号输出管脚与所述放大电路输入端之间，以及放大电路输出端与模数转换装置输入端之间，均采用短距离电路硬连接，放大电路与模数转换装置放置在同一电路板中。

进一步地，采用输入输出信号均为低压差分方式的高采样率的模数转换装置；

所述放大电路采用高速单端转差分运放电路，用于将CCD探测器输出信号由单端转为差分方式，以适配高速模数转换装置的差分输入端。

进一步地，所述模数转换装置采用的采样率最高为5MHz。

进一步地，所述基准电源电路采用外部基准电源为模数转换装置提供参考电压基准，经过信号与基准电压匹配，达到16位的模数转换精度。

进一步地，所述反向驱动电路中，通过数字反相器对CCD驱动信号进行反向处理，并通过电路板走线和直插件引入到CCD探测器的控制端，提供驱动CCD探测器曝光过程的控制路径。

进一步地，该电路还包括：

附加模拟输入端口，用于将探测器输出的模拟信号通过同轴电缆进行传输；

和/或附加的CCD驱动信号端口，用于向反向驱动电路传输数字驱动信号。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：