1、基于CPLD的 行间转移面阵 CCD驱动电路的研究,姓名： 导师： 学号：,课题意义？ 主要工作？ 结论？,课题意义？ 主要工作？ 结论？,主要工作,IT型面阵CCD ？驱动脉冲特点？的研究与实现？ IT型面阵CCD电源的特点？与实现？ 面阵CCD驱动程序设计？与仿真？ 驱动硬件电路？的设计？ 驱动印刷电路板？的设计,返回,主要工作,课题的意义,当前面阵CCD应用广泛，但驱动方面研究集中于时序方面，整体驱动系统的研究（软件+硬件）不完整也不全面。 CPLD的高速以及并行性 VHDL语言的通用性和可靠性 电路的可扩展性 有效的控制了产品开发的成本，而且极大的提高了同类型产品开发的效率。,返回,行
2、间转移面阵CCD（ICX098AK）,水平驱动：两路时序 H1/H2； 垂直驱动：四路脉冲 V1/V3/V2A/V2B CPLD输出的V2a与V2b分别与XSG1及XSG2（均为二值时序）合成成为V2A和V2B（三电平脉冲）,还需要CCD输出 “采样/保持”以及“模数转换”芯片的控制时序。总时序数为22路。,返回,前期时序的实现（VHDL编程）,使用唯一的系统时钟，在其基础上进行同步的设计 采用多进程（Process）并行工作 在程序运行时需要的所有中间变量以及传值参数均使用信号参数（Signal） 通过单一系统时钟的分频、计数与组合输出所有需要的驱动时序 重要经验,-Counter780:7
3、80*6-1process(MCK6)beginif(MCK6event and MCK6=1)thenif(Co1=“1001001000111“)thenCo1=“0000000000000“;LineFlag=1;else Co1=Co1+1;LineFlag=0;end if;end if; end process; 水平转移时序进程： -H1 and H2:44116(*3)process(MCK6)beginif(MCK6event and MCK6=1)thenif(Co1“0000100001000“)thenH1_temp=1;elsif(Co1“0001010111000“
4、)thenH1_temp=0;else H1_temp=1;end if;end if; end process; H1=H1_temp and CP_temp; H2=not(H1_temp and CP_temp);,返回,延时方面 仿真中，计数器的延时相当于一个门 。 与（and）、或 （or）、异或（xor）对应的延时是相同的，而not（非）不会产生延迟。 对信号无论几次做逻辑运算（求与、求或、求非）， 除了not，都只相当于一个门的延迟。 程序方面 编程中应尽量减少变量的使用 。使用变量，无法对设计的运行情况有效验证。 算法方面 奇数分频与半整数分频,在程序编写中积累的部分经验,返回
5、,返回,Prev,Next,芯片说明要求的时序,编程实现的22路时序（1）,图3.4.1仿真帧视图,返回,Next,Prev,编程实现的22路时序（2）,图3.4.3仿真行视图,返回,Next,Prev,编程实现的22路时序（3）,图3.4.4单行仿真时序图,返回,Next,Prev,编程实现的22路时序（4）,图3.4.5单行仿真时序图,返回,Next,Prev,驱动电路系统,面阵CCD驱动脉冲的特点： 1.垂直脉冲为三值脉冲(+15V,0V,-8.5V)，需将CPLD输出二值时序进行合成。 2.其他驱动脉冲部分0-5V；部分0-3.3V 故而需要电平转换（低压差线性转换） 3. +15V上
6、电需早于 -8.5V。 4.需要CPLD开漏设置。,返回,驱动脉冲产生电路？ 上电顺序管理电路？ 电平转换电路 ？ 外围支持电路？ 输出信号预处理电路？ 输出端口 ？,系统模块构成,返回,三值电平生成方案,1.2.使用集成驱动脉冲合成器,返回,脉冲合成电路,返回,上电控制方案,1.2.使用MAX685,返回,上电控制电路,返回,MAX685电路参数,由R4和R3构成的分压器确定着反向输出电压的压值。，应尽量使R4和R2的值接近100K。 （1）由R1和R2构成的分压器确定着正向输出电压的压值 （2）,返回,电平转换电路,左图-可调电源电路 使用集成运放实现内外电路的阻抗隔离。通过滑动变阻器调节
7、输出电压压值。,CPLD的电源选择电路（右图）由于EPM7128具有多电压接口，为实现CPLD的双电压输出选择，设计了为VCCIO输入两种电压的跳线供用户选择。,返回,CPLD下载电路，系统时钟,返回,输出信号预处理电路,返回,试验接口,返回,JTAG下载电路,PCB,返回,JTAG下载器PCB,返回,系统模块分布及构成？,返回,PCB,制成型的驱动电路PCB,返回,结论,（1）针对面阵CCD驱动时序的要求，设计完成了ICX098AK芯片的基于VHDL的驱动程序。并使用软件进行了仿真，仿真结果和要求完全吻合。 （2）针对面阵CCD工作时序特征，设计了以EPM7128SLC84-5和CXD126
8、7AN共同构成的驱动脉冲产生电路。 使得CPLD的二电平驱动时序转化为+15V/0V/-8.5V的三电平面阵CCD驱动脉冲。 （3）针对面阵CCD上电的特殊性，设计了以MAX685为核心的可扩充功能的上电顺序管理电路。 （4）针对系统单电平工作的可能性，设计了以MAX687为主要芯片的低压差线性稳压及电平转换电路。 （5）设计了JTAG下载电缆及其对应的CPLD编程接口。 通过以上设计构成了一个完整的面阵CCD驱动电路系统。在电路设计完成后又进行了对应PCB印刷电路板的设计，完成了PCB板的布局，布线等工作并制成实际的双层电路板。,返回,综上，本文通过对面阵CCD驱动电路系统的软件和硬件的综合设计，完成了基于EPM7128S的行间转移面阵CCD（ICX098AK）的完整的驱动电路系统。此系统具有良好的可扩充性，电路稍加调整，再通过改变VHDL驱动程序，编程进CPLD便可驱动其他面阵CCD工作。,返回,最后感谢母校，在座的老师，以及光电子系所有老师在大学四年中对我的栽培与关心。-2008.6.26,
