電子倍增CCD(EMCCD)是目前國內外微光成像領域研究與發(fā)展的重點,它不僅具有傳統(tǒng)CCD的各種特點,同時具有靈敏度高、量子效率高和噪聲低等優(yōu)勢,非常適合應用于軍事偵察、天文觀測、生物醫(yī)學等微光成像領域。但是我國EMCCD生產工藝和芯片性能測試水平不夠成熟,且常用的EMCCD成像系統(tǒng)只適用于單一型號芯片的成像與應用,具有一定局限性。本文針對多種主流EMCCD芯片設計了一套通用型EMCCD驅動系統(tǒng),為不同型號芯片的驅動與性能測試提供平臺。首先,本文闡述了 EMCCD的工作原理與工作噪聲,并以NI控制主機為控制端提出了通用型EMCCD驅動系統(tǒng)的整體設計方案。其次,本文介紹了 EMCCD的結構特點,重點分析多種主流EMCCD的驅動要求,總結歸納出驅動信號在幅值、時序等方面的共性,以此為基礎提出通用型EMCCD驅動系統(tǒng)電路設計思路和要求。在系統(tǒng)硬件電路方面,本文實現(xiàn)了系統(tǒng)電路的通用性,使得轉移時鐘驅動電路、倍增時鐘驅動電路和直流偏置電壓電路和器件背板能夠滿足不同芯片的驅動要求,其中倍增時鐘的正弦波信號采用Cordic算法和集成運放實現(xiàn)。本文使用相關雙采樣電路與14位A/D量化采樣板卡對EMCC... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 微光成像原理及器件
    1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 通用型EMCCD驅動系統(tǒng)的研究意義
    1.4 研究內容及論文結構
2 EMCCD介紹與系統(tǒng)設計方案
    2.1 EMCCD圖像傳感器工作原理
    2.2 EMCCD噪聲分析
        2.2.1 時鐘感生電荷噪聲
        2.2.2 暗電流噪聲
        2.2.3 倍增噪聲
        2.2.4 讀出噪聲
    2.3 驅動系統(tǒng)整體設計
        2.3.1 系統(tǒng)控制主機
        2.3.2 時鐘驅動電路
        2.3.3 直流偏置電壓電路
        2.3.4 CDS采樣電路
        2.3.5 系統(tǒng)輔助模塊
    2.4 本章小結
3 通用型EMCCD驅動系統(tǒng)電路設計
    3.1 EMCCD芯片特點
    3.2 驅動信號研究
        3.2.1 時鐘驅動信號
        3.2.2 直流偏置電壓信號
    3.3 系統(tǒng)電路設計
        3.3.1 轉移時鐘驅動電路設計
        3.3.2 倍增時鐘驅動電路
        3.3.3 直流偏置電壓電路設計
        3.3.4 EMCCD讀出電路設計
        3.3.5 CDS采樣電路設計
        3.3.6 系統(tǒng)輔助模塊設計
    3.4 本章小結
4 系統(tǒng)電路優(yōu)化與信號調試
    4.1 系統(tǒng)電路板級分析與設計
        4.1.1 板級劃分
        4.1.2 PCB尺寸設計
        4.1.3 疊層設計
        4.1.4 器件布局與布線
        4.1.5 電源平面與地平面設計
    4.2 信號完整性分析
        4.2.1 信號反射與振鈴現(xiàn)象
        4.2.2 信號串擾
        4.2.3 電磁干擾
    4.3 系統(tǒng)設計總結與信號調試
        4.3.1 系統(tǒng)電路板展示
        4.3.2 系統(tǒng)整體展示
        4.3.3 系統(tǒng)程序編寫
        4.3.4 系統(tǒng)信號測試
    4.4 本章小結
5 系統(tǒng)成像與性能測試
    5.1 系統(tǒng)成像實驗
    5.2 系統(tǒng)噪聲水平測試
    5.3 增益效果測試
    5.4 積分時間測試
    5.5 本章小結
6 工作總結與展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：2922083