[发明专利]一种可调模拟TDICCD输出信号发生器

摘要

一种可调模拟TDI CCD输出信号发生器，属于电子应用技术领域，其用于产生可调的TDI CCD输出信号的模拟信号，包括波形发生电路，信号调幅电路，信号叠加电路，信号低通滤波电路以及供电电源电路。波形发生电路产生逻辑信号脉冲，经信号调幅电路可以调节信号的幅值，随后经信号叠加电路后初步得到TDI CCD输出信号的模拟信号，经滤波电路后最终得到幅值可调TDI CCD输出信号的模拟信号。波形发生电路、信号调幅电路、信号叠加电路和信号低通滤波电路的供电电压都由供电电源电路提供。本发明通过调节模拟信号的复位电平、信号电平来模拟出不同X射线计量照射下的TDI CCD输出信号的模拟信号，从而代替TDI CCD输出信号用于TDI CCD信号处理电路的开发中。

主权项

一种可调模拟TDI CCD输出信号发生器，包括波形发生电路，信号调幅电路，信号叠加电路，信号低通滤波电路以及供电电源电路，所述的波形发生电路包括晶振、可编程逻辑器件EPM7128、开关；所述的可编程逻辑器件EPM7128共产生两路信号：方波信号S1‑1，脉冲信号S1‑2；连接关系为：由晶振产生的脉冲信号作为可编程逻辑器件EPM7128的输入时钟，由开关控制晶振和可编程逻辑器件EPM7128的启动；可编程逻辑器件EPM7128产生的方波信号S1‑1以及脉冲信号S1‑2经信号调幅电路后送入信号叠加电路，经信号叠加电路后初步得到TDI CCD的模拟信号，然后送入信号低通滤波电路，最终输出TDI CCD的模拟信号；波形发生电路、信号调幅电路、信号叠加电路和滤波电路所需电压都由供电电源电路提供；其中，波形发生电路产生的两路波形S1‑1和S1‑2，方波信号S1‑1用于模拟CCD输出信号的物体信号电平，产生脉冲信号S1‑2用于模拟CCD输出信号的复位电平；波形发生电路主要由24MHZ有源晶振、可编程逻辑芯片EPM7128和开关组成；24MHZ有源晶振为编程芯片EPM7128提供外时钟，EPM7128则产生合成CCD输出信号的必备波形，开关控制晶振与芯片的结束与启动；信号调幅电路用于对波形S1‑1和S1‑2进行幅值调节，在模拟信号发生器进行CCD信号处理系统检测时，便可以模拟CCD输出信号的动态变化，使得CCD信号处理系统检测更加有效实用；信号调幅电路主要由两片运放芯片AD704和一个反相器74HC04组成；两个运放芯片AD704和若干电阻组成相同的两个反向比例运算电路，电位器R2‑3跨接在集成运放AD704输出端和反向输入端，引入电压并联负反馈；同相输入端通过电阻R2‑1接地，波形S1‑1则通过电阻R2‑2接入反向输入端；这样得到的输出输入关系为：输出U0＝—(R2‑3/R2‑2)*S1‑1；其中R2‑1＝R2‑2＝1K，电位器R2‑3满量程为2K，这样调R2‑3时就可以控制比例运算电路输出信号U0的幅值；另一部分反向比例运算电路原理相同；这样就得到了可调节的反向方波信号S1‑1和脉冲信号S1‑2，随后反向的输出信号接入到反相器74HC04进行反向处理，得到正向可调方波信号S2‑1和脉冲信号S2‑2，为后续的模拟CCD输出信号动态变化提供基础；信号叠加电路用于对上一级产生的可调方波信号S2‑1和脉冲信号S2‑2进行线性叠加，初步模拟CCD输出信号；主要由集成运放芯片AD704、5片电阻和两片电位器组成；信号叠加电路为信号的加减运算电路，上一级的可调方波与脉冲信号分别接电阻R3‑2、R3‑3后接入到AD704的正向输入端，使得两个信号进行叠加；同时电位器Rf跨接在AD704输出端和反相输入端之间，引入电压并联负反馈，这样调节Rf即可调节模拟信号的压差；高电平5V接电位器R3‑1后为Ui接入AD704的反向输入端，作为减法电路，用于调节模拟信号的电位；最后得到输出信号S3，输出信号的比例关系为：S3＝Rf*(S2‑1/R3‑2+S2‑2/R3‑3‑Ui/R)，这样Rf可以控制模拟信号的压差，真实CCD输出信号压差范围在1.5V左右，通过调节Rf即可达到；R3‑1则可调节Ui用以调节模拟信号的电位；信号低通滤波电路是一级由运算放大器组成的低通滤波电路，用于对CCD模拟信号进行滤波处理，滤除信号中的高频噪声；信号低通滤波电路主要由运算放大器AD744、输入电阻R4‑1、反馈电阻R4‑2和滤波电容C5组成；其中电阻R4‑3＝R4‑2,使整个运放电路放大比例为1:1；反馈电阻R4‑2和滤波电容C5并联后跨接在运放输出端和反相输入端之间，共同影响滤器的截止频率；直流供电电路包括降压变压器、桥式整流滤波电路和线性稳压电路；220V交流电经过变压器降压和整流滤波转换为直流电，然后经过线性稳压电路为波形发生电路，信号调幅电路，信号叠加电路，信号低通滤波电路供电。