水下自主航行器微光照相机驱动系统设计

摘要：

提出了基于水下自主航行器的EMCCD微光照相机驱动系统设计方法.首先,分析了EMCCD输出噪声的组成,根据暗电流噪声和时钟感生噪声的关系,给出了常规功率驱动的器件选型原则和设计方法;讨论了使用图腾柱电路实现电子倍增驱动的功耗问题,并给出了改进方案;使用高频系统时钟实现了驱动相位和脉宽的微调,解决了驱动时序波形幅度重叠率不足的问题;最后,给出了使用CCD201-20搭建的水下相机结构和实验结果.实验结果表明,系统产生的常规驱动信号频率为时钟频率10 MHz,串行转移时钟的幅度重叠率优于50％,并行转移时钟的幅度重叠率优于90％,驱动信号的相位调整精度为18°,脉宽调整精度为5 ns,驱动波形稳定、平整,电子倍增驱动信号高电平可调,功耗相较于优化前降低7.2％.本文所介绍的EMCCD驱动系统设计方法充分兼顾了驱动系统的噪声、体积和功耗问题,可以广泛应用在水下微光成像乃至常规CCD领域.

关键词：电子倍增电荷耦合器件、低照度相机、CCD驱动、自主水下航行器、现场可编程门阵列

所属期刊栏目：26

分类号：TN386.5;TN223(半导体技术)

资助基金：国家科技支撑计划课题2014BAB12B04;辽宁省科学技术计划项目2015020045;中央高校基本科研业务费专项资金资助3132015163;国家自然科学基金资助项目61501077

在线出版日期：2019-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2605-2613