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通用線(xiàn)陣CCD采集系統設計
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時(shí)間：2010-03-12
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2．2 通用驅動(dòng)采集板
通用驅動(dòng)采集板由A／D轉換、FPGA(通用CCD驅動(dòng)器模塊和16In8Out異步FIFO模塊)、USB 3部分組成。A／D轉換部分完成系統的A/D轉換；FPGA部分完成系統的CCD驅動(dòng)、數據采集、CDS實(shí)現；USB部分完成數據的傳輸。
2．2．1 A／D轉換部分
系統需采集多種CCD并實(shí)現CDS，而且系統主要由USB供電，這就要求A／D轉換速度快，供電電壓低，最好參考電壓內置。AD9235-40屬于12位、40 MS／s模數轉換器系列，采用3 V單電源供電，該系列均內置一個(gè)高性能采樣保持放大器(SHA)和基準電壓源。AD923540采用多級差分流水線(xiàn)架構，內置輸出糾錯邏輯，在40 MSP／S數據速率時(shí)可提供12位精度，并保證在整個(gè)工作溫度范圍內無(wú)失碼。
FPGA中采集信號發(fā)生器提供A／D采集時(shí)鐘，同時(shí)也控制FIFO和CCD驅動(dòng)器。A／D采樣速率不再受數據傳輸和采集制約，采樣速率完全和CCD速度匹配。并可實(shí)現1幀內1個(gè)像元的雙采樣，從而實(shí)現CDS。
2．2．2 FPGA部分的通用CCD驅動(dòng)器模塊
由于不同生產(chǎn)商的CCD器件的驅動(dòng)時(shí)序往往差別很大，因此需針對每種CCD器件編制其CCD驅動(dòng)器模塊。驅動(dòng)時(shí)鐘和采集脈沖由分頻器和采集信號發(fā)生器提供，如圖2所示。
CCD驅動(dòng)器輸入信號由兩路驅動(dòng)時(shí)鐘和積分時(shí)間控制信號INT組成；輸出信號由幀同步信號FS和CCD Driver信號組成。不同的CCD驅動(dòng)器模塊僅CCD Driver信號有所不同，其他接口一樣。在改變CCD時(shí)只需替換CCD驅動(dòng)器模塊即可。
2．2. 3 FPGA部分的16In8Out異步FIFO
FIFO用于暫存A／D轉換的信號。待存滿(mǎn)1幀并且USB塊傳輸空閑后，將FIFO中的1幀數據通過(guò)快速塊傳輸上傳至計算機。1幀的像元個(gè)數由CCD驅動(dòng)模塊提供的FS信號決定。FIFO內的存儲空間為192 Kb。滿(mǎn)足線(xiàn)陣CCD和小型面陣CCD的數據存儲需求。圖3為16In8Out異步FIFO的內部原理圖。
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