CCD相機功率驅動(dòng)電路設計

Fig.2 the circuit of CCD camera power driving
首先時(shí)序發(fā)生單元的時(shí)序信號經(jīng)過(guò)電容C1和C2耦合到二極管鉗位端，兩個(gè)二極管D1和D2及兩個(gè)電阻R1和R4用于把電容耦合過(guò)來(lái)的信號鉗位到固定的電平。這里正電平為+10V負電平為-10V。其中二極管D1把信號鉗位到正電平，使信號在正電平的基礎上向下擺動(dòng)。同理二極管D2把信號鉗位到負電平，使信號在負電平基礎上向上擺動(dòng)。注意二極管的方向要正確。這樣產(chǎn)生的兩個(gè)信號就用于控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)三極管的導通與截止。兩個(gè)互補的三極管的集電極接在一起作為開(kāi)關(guān)輸出，注意若把發(fā)射極接在一起則為射極跟隨器而非開(kāi)關(guān)工作。當加在Q2基極的控制信號向上擺動(dòng)時(shí)，三極管Q2就會(huì )導通，而這時(shí)加在Q1基極的信號恰處在高電平期間，因而三極管Q1截止，所以輸出到負載C3的信號為低電平。同理，當加在Q2基極的控制信號為低電平時(shí)，三極管Q2截止，而這時(shí)加在Q1基極的信號恰以高電平向下擺動(dòng)，因而三極管Q1導通，所以輸出到負載C3的信號為高電平。因此，該電路為反相驅動(dòng)電路。電阻R3可以控制加在負載電容的波形的邊沿變化時(shí)間。

在該電路中，二極管選用Philips公司的高速肖特基二極管，型號為BAT85/PLP[6]。其參數為：反向連續電壓VR為30V，前向導通壓降VF在前向電流IF為1mA時(shí)為320mV。反向恢復時(shí)間trr為4ns。三極管也選用Philips公司的開(kāi)關(guān)三極管，型號分別為BSR14/PLP[7]和BSR16/PLP[8]。其中VCEO參數BSR14/PLP為40V，BSR16/PLP為60V。集電極電流IC參數BSR14/PLP為800mA，BSR16/PLP為600mA。這些參數都可以滿(mǎn)足驅動(dòng)波形電壓范圍寬，瞬態(tài)電流大的要求。

上述電路的各個(gè)元器件參數是按照10MHz的像素轉移時(shí)鐘給出的，若為其他的轉移時(shí)鐘或頻率有所變化，則可以修改上述參數，而電路結構形式不變化。

4仿真及實(shí)驗結果

為了驗證設計的正確性及合理性。上述設計的電路在Cadence公司的OrCAD PSpice AD軟件下進(jìn)行了仿真。仿真的結果也再次證明了設計電路的合理性。圖3為仿真結果的波形圖，從圖中可以看出該電路為反相驅動(dòng)，輸出相對與輸入有10ns左右的延時(shí)。輸出波形在幅度上和邊沿變化時(shí)間上均符合要求。

圖3 仿真結果波形圖

Fig.3 the waveform of simulation result
按照上述電路結構，我們采用對應的元器件搭建了相應的實(shí)際電路。實(shí)驗的結果和仿真的結果基本一致。這表明此電路可以用在CCD相機中，這樣可以降低成本提高可靠性。

5結論

本文的創(chuàng )新點(diǎn)是：以較少的分立元器件實(shí)現了高性能的CCD功率驅動(dòng)電路，它可以用在傳統CCD功率驅動(dòng)集成電路在一些情況下無(wú)法勝任的場(chǎng)合。
CCD功率驅動(dòng)電路對CCD相機的性能具有較大的影響。而目前可供使用的CCD功率驅動(dòng)集成芯片有時(shí)候需要外加電平搬移電路有時(shí)候無(wú)法滿(mǎn)足電壓擺幅等方面的要求，且實(shí)現時(shí)成本較高。為此，本文設計了采用分立元器件實(shí)現的CCD功率驅動(dòng)電路。該電路相對于目前采用CCD專(zhuān)用功率驅動(dòng)集成芯片實(shí)現的電路具有成本低、可靠性高、工作電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。因此，當現有的驅動(dòng)器集成電路不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可以使用該電路實(shí)現CCD相機的功率驅動(dòng)。