基于CPLD的线阵CCD的驱动电路设计与实现
郭焱
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2013(000)010
【摘 要】CCD驱动时序电路的设计实现是其应用的关键问题.该文在分析TCD1209D线阵CCD的工作原理和驱动时序等特性的基础上,提出了一种基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计方法,其中选用MAXⅡ系列CPLD作为硬件设计平台,运用VHDL语言设计驱动时序电路.该设计使用QuartusⅡ软件对所设计的驱动程序进行了仿真,仿真与实验结果表明该方案设计可行,电路结构简单,集成度较高,实用性强,并具有一定通用性.
【总页数】5页(P13-16,27)
【作 者】郭焱
【作者单位】武汉工程大学理学院,湖北武汉430073
【正文语种】中 文
【中图分类】TN386.5
【相关文献】
1.基于CPLD的带电子快门功能线阵CCD驱动电路设计 [J], 赵光兴;赵雅
2.基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计 [J], 李宁宁;李志农;刘治华;陈金刚
3.基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计 [J], 张晖;刘晶;和思铭
4.基于CPLD和Verilog的高精度线阵CCD驱动电路设计 [J], 黄文林;扬光永;胡国清
5.基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计与实现 [J], 彭晓钧;何平安;袁炳夏
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152第 36 卷 数字技术与应用
收稿日期:2018-06-18作者简介:吴延军(1977—),男,辽宁大连人,本科,工程师,研究方向:发射控制。从芯片结构上划分,CCD(Charge Coupled Device 电荷耦合器件)可分为线性CCD和矩阵式CCD两种类型。时序驱动电路是CCD工作的基础,如何使CCD芯片的大小、成本、转换效率、信噪比等达到最优配比,是时序驱动电路设计要解决的关键问题。目前,CCD设计驱动电路的方法主要有普通数字芯片驱动法、EPROM驱动方法、单片机驱动方法、结合直接数字电路与单片机的驱动方法和专用IC驱动方法。基于这些方法得到的一般驱动设计,通用性差,要么体积大、电路设计复杂,要么产生的频率较低,无法用于高速领域。而且,只有通过更改软硬件才能达到改变CCD的某些功能的目的。尤其当频率较高、驱动时序关系复杂时,波形设计难度大,甚至无法实现。为了解决上述问题,实现电路的灵活多样性和输出信号的稳定性、可靠性,本文以线性CCD为例,提出一种基于CPLD(Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件)的驱动电路设计方案。运用CPLD作为时序设计载体,将微控制器和外部控制电路相结合,可以在较宽的范围内对驱动时序频率进行改变,来实现不同的曝光时间,并结合全局时钟时序设计技术,令CCD电路板得到了稳定可靠的信号输出。该电路适用于线性CCD,可用于单轴或双轴CCD自准直光管和带有CCD自准直功能的光电瞄准仪等光电检测设备,对面阵CCD也有一定的参考价值。1 CCD驱动时序分析本设计选取东芝公司生产的TCD1501D高精度线性CCD。它是具有5000个像敏元的双沟道线性摄像器件,两列CCD模拟移位寄存器分布在像敏元阵列两边。CCD工作时需要10路驱动脉冲信号:转移脉冲SH、移位驱动脉冲Φ1和Φ2、复位脉冲RS、钳位脉冲CP及采样保持脉冲SP。其中,Φ1和Φ2各包含3个脉冲信号。视频输出信号OS一个周期包括76个哑元信号和5000个有效信号和n个空驱动信号(n为任意数,可根据需要取值)。TCD1501D一个完整的工作周期包括两个阶段:光积分阶段和电荷转移阶段。光积分阶段,SH为低电平,将模拟移位寄存器和存储栅分隔开,电荷不能发生转移。模拟移位寄存器和存储栅分别工作,存储栅进行光积分;在Φ1和Φ2的作用下,模拟移位寄存器串行的将之前移到此处的电荷向输出端移位,再由SP进行采样和保持,最后通过OS端输出。每当前一个信号电荷已输出,而后一个信号电荷还未输出时,RS就会把之前遗留的信号电荷抽走,为之后到来的信号电荷空出位置。电荷转移阶段,SH变未高电平,模拟移位寄存器和存储栅导通,CCD将光积分阶段积累的电荷按顺序转移到模拟移位寄存器中。在一个周期时间内,至少需要5076个移位驱动脉冲信号,工作模式为:64个哑元信号→5000个有效像元单元→12个哑元信号→空驱动。可根据光积分时间设置适当的空驱动,空驱动数目越多,光积分时间越长。2 电路设计与实现2.1 驱动电路工作原理本设计工作原理框图如图1所示。主时钟由外部时钟提供,各驱动时序编译后通过JTAG端口下载至CPLD。CPLD和控制电路配合,将来自外部的控制命令转换成相应的I/O控制信号,再传递至CCD芯片。外部I/O控制由微控制器实现,将CCD芯片的弱小信号进行放大处理后输出。2.2 驱动时序电路实现设计平台选择的是Altera公司的Quartus II 9.0开发环境。Quartus II是Altera公司推出的FPGA/CPLD最新开发环境,其优点是功能强大,界面友好,使用便捷。CPLD选择的是Altera公司基于CPLD的高精度CCD电气设计吴延军(91550部队,辽宁大连 116023)摘要:文章针对传统采用组合逻辑电路驱动的CCD器件更换或升级后,需要重新进行电路设计的缺点,设计了一种采用CPLD代替组合逻辑电路的驱动方法。该方法利用CPLD与控制外端结合,通过外部控制端实现4档驱动主频切换,采用自顶向下的混合设计方法,顶层采用原理图设计基本架构,底层采用硬件描述语言设计时序。实验结果表明,该方法电路集成度较高、调试方便、输出信号稳定、受干扰小,可满足多种用户的需要,对基于线性CCD和面阵CCD的高速精确测量具有一定参考价值。关键词:CCD驱动；组合逻辑电路；CPLD中图分类号:TP391.4文献标识码:A文章编号:1007-9416(2018)07-0152-04设计开发DOI:10.19695/12-1369.2018.07.80
第３４卷第２期 ２０１１年６月 长春理工大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３４ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２Ｏｌｌ
基于ＣＰＬＤ的彩色线阵ＣＣＤ驱动设计
侯作凤，陶宗慧，温彬，曾佑洪，姚建波，安志勇
（长春理工大学光电工程学院，长春１３００２２）
摘要：针对彩色扫描场合使用的线阵ＣＣＤ芯片ＴＣＤ２７０３Ｄ，提出了一种基于ＣＰＬＤ的线阵ＣＣＤ驱动方案，结合 了原理图和ＶＩ－ＩＤＬ语言两种方式设计了驱动程序；采用７４ＡＨＣ０４为驱动增强芯片，提高了电流驱动力。使用可编 程逻辑器件ＥＰＭ７０６４ＳＴＣ．１０为核心器件，设计了硬件驱动器予以验证。实验结果表明，该设计方案有效地完成了 对ＴＣＤ２７０３Ｄ的驱动，并且具有高效开发、可重复编程，可修改的优势。
关键词：ＣＣＤ驱动电路；ＴＣＤ２７０３Ｄ；ＣＰＬＤ 中图分类号：ＴＮ２９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－９８７０（２０１１）０２－００４０－０４
ＣＰＬＤ－Ｂａｓｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｌｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ ＣＣＤ－Ｄｒｉｖｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ
ＨＯＵ Ｚｕｏｆｅｎｇ，ＴＡＯ Ｚｏｎｇｈｕｉ，ＷＥＮ Ｂｉｎ，ＺＥＮＧ Ｙｏｕｈｏｎｇ，ＹＡＯ Ｊｉａｎｂｏ，ＡＮ Ｚｈｉｙｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｔｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ ｃｈｉｐ ＴＣＤ２７０３Ｄ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｌａｎ ｆｏｒ ｌｉｎｅａｒ ＣＣＤ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＰＬＤ，ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ａｎｄ ＶＨＤＬ ｄｅｓｉｇｎ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ，ｕｓｅｓ ７４ＡＨＣ０４ ｄｅｖｉｃｅ ｃｈｉｐ—ｄｒｉｖｅｎ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅ ｉｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ．Ｅｘｐｅｒｉ－ ｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ＴＣＤ２７０３Ｄ ｄｒｉｖｅ，ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐ・ ｍｅｎｔ，ｂｅｉｎｇ ｒｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ．
基于CPLD和VHDL的一种线阵CCD驱动电路的设计
刘仁伟;郑坚;马春庭;那荣智
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)023
【摘 要】本文介绍了线阵CCD的工作原理和结构,运用VHDL硬件描述语言,结合复杂可编程逻辑器件CPLD,完成了对线阵CCD T1702C的驱动时序电路的设计,给出了部分VHDL语言代码,利用QuartusII软件实现了时序仿真.
【总页数】3页(P296-297,293)
【作 者】刘仁伟;郑坚;马春庭;那荣智
【作者单位】050003,石家庄,军械工程学院;050003,石家庄,军械工程学院;050003,石家庄,军械工程学院;163411,大庆油田物业集团万方工程技术设计院
【正文语种】中 文
【中图分类】TN386
【相关文献】
1.基于CPLD和VHDL的一种线阵CCD驱动时序电路的设计与实现 [J], 赵春晖;刘会;梁刚键
2.基于CPLD的带电子快门功能线阵CCD驱动电路设计 [J], 赵光兴;赵雅
3.基于CPLD的线阵CCD的驱动电路设计与实现 [J], 郭焱
4.基于VHDL的线阵CCD驱动电路的设计 [J], 穆磊;姜德生;戴珩
5.基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计 [J], 张晖;刘晶;和思铭 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
