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CCD(电荷耦合器件)广泛应用于光电探测领域。面阵式CCD相机成像技术涉及CCD芯片驱动、模拟与数字电路混合处理设计、视频合成技术、信号处理技术、微功耗电源管理等。其核心技术是保证高灵敏度的光电成像、高信噪比的图像质量和高速率的信号传输。特种CCD图像传感器应用广泛、价格昂贵,自主研制CCD相机具有重要意义。
本文从介绍CCD的结构开始,叙述了CCD光电信号的产生、存储、转移和输出过程。基于CCD的工作流程和性能特点,提出了系统控制电路结构和驱动实施方案。系统控制电路按功能划分为信号处理、CCD驱动电路、差分接收发送、电源管理单元。鉴于CCD芯片工作电压种类多的特点,采用DC-DC电压转换来满足系统供电要求。采用分立器件构成推挽电路实现CCD成像芯片的驱动设计。采用CDS(相关双采样)技术有效的抑制了系统复位噪声及低频噪声。
信号处理单元完成图像信号的存储、标准视频信号的合成及图像的数字、模拟显示等功能;同时接收外部接口电路的同步、曝光信号,完成相机的控制功能。采用硬件语言Verilog对FPGA器件编程实现上述功能。文章对PAL视频合成、视频信号数据流的乒乓式帧存储的操作方式、CDS的控制实现、电子曝光控制电子抗晕等作了详细的介绍。
论文最后总结了全文的研究内容和创新点,并提出了系统进一步改进的具体措施。