電子倍增CCD(EMCCD)是目前國內(nèi)外微光成像領(lǐng)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(yīng)用于軍事偵察、天文觀測、生物醫(yī)學(xué)等微光成像領(lǐng)域。但是我國EMCCD生產(chǎn)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(yīng)用,具有一定局限性。本文針對多種主流EMCCD芯片設(shè)計了一套通用型EMCCD驅(qū)動系統(tǒng),為不同型號芯片的驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。其次,本文介紹了 EMCCD的結(jié)構(gòu)特點,重點分析多種主流EMCCD的驅(qū)動要求,總結(jié)歸納出驅(qū)動信號在幅值、時序等方面的共性,以此為基礎(chǔ)提出通用型EMCCD驅(qū)動系統(tǒng)電路設(shè)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(zhuǎn)移時鐘驅(qū)動電路、倍增時鐘驅(qū)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(qū)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(guān)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(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)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(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 通用型EMCCD驅(qū)動系統(tǒng)的研究意義
    1.4 研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
2 EMCCD介紹與系統(tǒng)設(shè)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(qū)動系統(tǒng)整體設(shè)計
        2.3.1 系統(tǒng)控制主機
        2.3.2 時鐘驅(qū)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(jié)
3 通用型EMCCD驅(qū)動系統(tǒng)電路設(shè)計
    3.1 EMCCD芯片特點
    3.2 驅(qū)動信號研究
        3.2.1 時鐘驅(qū)動信號
        3.2.2 直流偏置電壓信號
    3.3 系統(tǒng)電路設(shè)計
        3.3.1 轉(zhuǎn)移時鐘驅(qū)動電路設(shè)計
        3.3.2 倍增時鐘驅(qū)動電路
        3.3.3 直流偏置電壓電路設(shè)計
        3.3.4 EMCCD讀出電路設(shè)計
        3.3.5 CDS采樣電路設(shè)計
        3.3.6 系統(tǒng)輔助模塊設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)電路優(yōu)化與信號調(diào)試
    4.1 系統(tǒng)電路板級分析與設(shè)計
        4.1.1 板級劃分
        4.1.2 PCB尺寸設(shè)計
        4.1.3 疊層設(shè)計
        4.1.4 器件布局與布線
        4.1.5 電源平面與地平面設(shè)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?dāng)_
        4.2.3 電磁干擾
    4.3 系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)與信號調(diào)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(jié)
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(jié)
6 工作總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：2922083