基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计（2） 分辨率, 传感器, 灵敏度, 测量, 中心

CCD电路采用TCD1500C，它是一个高灵敏度、低暗流、5340像元的线阵图像传感器。其像敏单元大小是7 μm×7μm×7 μm，相邻像元中心距7μm，像元总长37.38mm。该传感器可用于传真、图像扫描和OCR。TCD1500C的测量精度和分辨率都很高，并且只需4路驱动信号：SH、φ、RS、SP。电路原理如图5所示。

2.5 电平转换的电路设计

　　由于CPLD输出的驱动脉冲电压为3.3 V，而CCD工作所需的驱动脉冲为5 V，所以需要在CPLD和CCD之间加入—个电平转换电路。电路原理如图6所示。

　　3 软件设计

　　系统软件采用Verilog HDL硬件描述语言，按照模块化的思路设计，将要完成的任务分成为多个模块，每个模块由一个或多个子函数完成。这样能使设计思路清晰、移植性强，在调试软件时容易发现和改正错误，降低了软件调试的难度。程序中尽量减少子函数之间的相互嵌套调用，这样可以减少任务之间的等待时间，提高系统处理任务的能力。主程序如图7所示。

　　SH是一个光积分信号，SH信号的相邻两个脉冲之间的时间间隔代表了积分时间的长短。光积分时间为5 416个RS周期，对系统时钟进行光积分的分频，实现了SH信号脉冲。在光积分阶段，SH为低电平，它使存储栅和模拟移位寄存器隔离，不会发生电荷转移。时钟脉冲φ为典型值0.5 MHz时，占空比为50%，占空比是指高电平在一个周期内所占的时间比率。它是SH信号和占空比为50%的一个0.5MHz的脉冲信号叠加，所以0.5 MHz的信号和SH信号通过一个或门，就可以实现φ信号；输出复位脉冲RS为1 MHz，占空比1：3。此外，RS信号和SH、φ信号有一定的相位关系，通过一个移位寄存器移相，来实现RS脉冲信号。

　　4 仿真实验

　　系统时钟周期部分设置为1 ns，正常工作时复位信号RS为高电平，然后对RS、φ、SH信号进行仿真，结果如图8所示。

　　

5 结束语

　　研究的线阵CCD驱动电路主要是以CPLD为驱动中心而设计，这种方案减少了以往驱动电路的电路体积大、设计复杂、调试困难等缺点，增加了系统的稳定性、可靠性，集成度高且抗干扰能力强。通过对硬件和软件大量的模拟实验表明，文中所研究的线阵CCD驱动脉冲信号能够满足CCD工作所需的基本功能，达到了设计要求