本文關(guān)鍵詞：EMCCD倍增增益驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

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【摘要】：隨著技術(shù)的發(fā)展,近年來出現(xiàn)一種新型圖像傳感器,即電子倍增電荷耦合器件——EMCCD,EMCCD可以在固態(tài)級就實(shí)現(xiàn)電荷倍增的效果,還特別適合在微光條件下工作。而且其還具有高像素、高幀速、低讀出噪聲和高量子效率等特點(diǎn),已經(jīng)逐漸取代了CCD、ICCD等在自適應(yīng)光學(xué)上的應(yīng)用。為了能實(shí)時(shí)觀測及快速矯正,自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)對EMCCD的幀速提出了更高的要求,而EMCCD的幀速與其增益驅(qū)動(dòng)工作頻率正相關(guān),因此在前人研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)提高增益驅(qū)動(dòng)的工作頻率成了當(dāng)前迫切的需求。本文先介紹EMCCD的結(jié)構(gòu)與工作原理,討論其電離率模型和電子倍增模型,了解EMCCD的倍增機(jī)制。接著分析EMCCD增益驅(qū)動(dòng)的兩種方法,即方波法和正弦波法,總結(jié)出兩種方法中影響驅(qū)動(dòng)工作頻率的關(guān)鍵因素,為增益驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。然后提出幾種能提升工作頻率的方波法和正弦波法設(shè)計(jì),并分析設(shè)計(jì)思路,同時(shí)還給出配套模塊的設(shè)計(jì)。在信號完整性的原則指導(dǎo)下,完成了EMCCD增益驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì),最后對設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在增益驅(qū)動(dòng)的幅度、平滑度、對稱性等均符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的情況下,設(shè)計(jì)的方波法和正弦波法中都能有效的提高工作頻率,達(dá)到了此次研究的目的。
【關(guān)鍵詞】：EMCCD 增益驅(qū)動(dòng) 工作頻率 提高 方波法 正弦波法
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN386.5
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.1.1 自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)9-10
• 1.1.2 波前傳感器10-11
• 1.1.3 研究意義11
• 1.2 EMCCD增益驅(qū)動(dòng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)12-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 2 EMCCD的倍增原理15-19
• 2.1 EMCCD的結(jié)構(gòu)與工作原理15-16
• 2.2 電離率模型16-17
• 2.3 電子倍增模型17-19
• 3 EMCCD的增益驅(qū)動(dòng)分析19-31
• 3.1 方波法分析19-28
• 3.1.1 方波法原理19-20
• 3.1.2 Mosfet的參數(shù)20
• 3.1.3 Mosfet的開通過程20-23
• 3.1.4 MOS管開關(guān)能力仿真23-25
• 3.1.5 MOS管導(dǎo)通電阻對增益驅(qū)動(dòng)的影響25-27
• 3.1.6 方波法增益驅(qū)動(dòng)影響因素總結(jié)27-28
• 3.2 正弦波法分析28-31
• 3.2.1 正弦波初始信號的產(chǎn)生28-30
• 3.2.2 正弦波幅值放大30
• 3.2.3 正弦波法增益驅(qū)動(dòng)影響因素總結(jié)30-31
• 4 EMCCD增益驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理31-47
• 4.1 總體方案設(shè)計(jì)31-32
• 4.2 方波法設(shè)計(jì)32-34
• 4.2.1 方波法一設(shè)計(jì)32-33
• 4.2.2 方波法一設(shè)計(jì)改進(jìn)33
• 4.2.3 方波法二設(shè)計(jì)33-34
• 4.3 正弦波法設(shè)計(jì)34-36
• 4.3.1 正弦波法一設(shè)計(jì)34-35
• 4.3.2 正弦波法二設(shè)計(jì)35-36
• 4.4 FPGA模塊設(shè)計(jì)36-38
• 4.5 模擬電源設(shè)計(jì)38-47
• 4.5.1 倍增可調(diào)高壓電源設(shè)計(jì)38-45
• 4.5.2 倍增恒定低壓電源設(shè)計(jì)45-46
• 4.5.3 EL7156可調(diào)供電電源設(shè)計(jì)46-47
• 5 信號完整性與PCB設(shè)計(jì)47-53
• 5.1 信號完整性分析47-50
• 5.2 PCB設(shè)計(jì)50-53
• 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論53-65
• 6.1 方波法模塊測試53-61
• 6.1.1 匹配電阻的方波法一測試53-55
• 6.1.2 未匹配電阻的方波法一測試55-58
• 6.1.3 方波法一改進(jìn)測試58-59
• 6.1.4 方波法二測試59-60
• 6.1.5 方波法總結(jié)60-61
• 6.2 正弦波法模塊61-63
• 6.2.1 正弦波法一測試61
• 6.2.2 正弦波法二測試61-63
• 6.2.3 正弦波法總結(jié)63
• 6.3 方波與正弦波法比較與結(jié)論63-65
• 7 工作總結(jié)與展望65-67
• 7.1 工作總結(jié)65
• 7.2 研究展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：804527