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CCD是电荷耦合器件(Charge Coupled Device)的简称,它是一种金属—氧化物—半导体结构的新型图像传感器器件。CCD可以把通过光学镜头把景物投影到其上的光信号转换为与之成比例的电荷包,在CCD像面上形成电荷图像,将电荷图像输出成为电压视频图像,以后再经过数字化处理可以把图像作为一个文件存储或进行进一步处理。
由于CCD芯片价格昂贵而且极易损坏,多次使用会增加CCD被损坏的风险,因此在对CCD芯片输出结果进行研究的基础上,使用一个信号发生器模拟系统来代替试验中使用的CCD芯片具有重要的意义。对该系统的研制,我们提出了一种利用CPLD和多通道D/A转换器构成的宽频、高精度CCD信号发生器的原理方案和实现方法。通过对CPLD器件和D/A转换器件的配置,得到规定频率的相关双采样形式的模拟CCD信号,同时通过改进PCB设计和滤波电路,提高了输出信号的精度,降低了噪声。该系统不仅输出CCD模拟信号,同时还输出各路其他数字信号,如相关双采样信号,A/D采样所需时序脉冲信号,行同步脉冲信号等,主时钟频率为55MHz,模拟信号输出频率为11MHz。
本文的主要研究内容如下:
(1)实现了采用硬件编程语言VHDL和复杂可编程逻辑器件CPLD产生系统的数据源信号,包括模拟CCD输出的模拟信号产生前的一组数字信号及用于实现下一级系统输入的一系列数字信号,包括相关双采样的时序信号和A/D时序控制信号等,保证了系统输出信号的速度和相位关系;
(2)使用采用硬件编程语言VHDL编写几幅图像信号,将它们存储在RAM中,并由拨码开关组控制选择哪一幅图像作为输出信号,输出的图像信号可以代替CCD输出信号进行后续的测试工作。
(3)采用数模转换电路和滤波电路实现了高速数字信号的稳定转换,利用高速数字电路设计技术设计了数字信号到模拟信号转换的硬件电路,从而得到要模拟的CCD输出信号。