CCD光电测量综合设计ppt课件

1、CCD光电测量综合设计,指导老师：郑雪丽 小组成员： 张益达,目录,实验目的,实现直流电源的设计 完成TCD1206 CCD器件驱动电路的设计 学会用Altium Designer实现简单的工程 理解FPGA特点、应用和设计流程 CCD光电测量系统的最终实现,实验原理,CCD原理（TCD1206,TCD1206UD是一种典型的二相线阵CCD。 主要用于尺寸测量。 TCD1206的基本结构如右图,实验原理,CCD结构,由2236个pn结光电二极管构成光敏元阵列 奇、偶数光敏元分别与两边移位寄存器相连 MOS电容列(图中存储栅) 转移栅电极SH 模拟移位寄存器：一个MOS与光敏元相连，并接1脉冲；

2、另一个直接接2脉冲,实验原理,CCD工作原理,当SH脉冲高电平到来时，正值1电极下均形成深势阱，同时SH的高电平使1电极下的深势阱与MOS电容存储势阱沟通。MOS电容下的信号电荷包通过转移栅转移到模拟移位寄存器的1电极下的势阱中。 当SH由高变低时，SH低电平形成的浅势阱将存储栅下势阱与1电极下的势阱隔离开。存储栅势阱进入光积分状态，而模拟移位寄存器将在1和2脉冲的作用下驱使转移到1电极下势阱中的信号电荷进行转移，并经过输出电路由OS电极输出,设计要求,电路设计,电源部分 要求能够根据所选器件，设计出适合该器件的电源 本次实验所选器件电源均为直流电流 于是考虑使用整流滤波电路,设计要求,驱动信

3、号,由于结构上的安排，OS端首先输出13个虚设单元信号，再输出51个暗信号，然后连续输出S1到S2160的有效像素单元信号。第S2160信号输出后，又输出9个暗信号，再输出2个奇偶检测信号，以后便是空驱动。空驱动数目可以任意的。由于该器件是两列并行分奇、偶传输的，所以在一个SH周期中至少要有1118个1脉冲，即TSH1118T1 SP及C是为用户提供的控制脉冲，SP与CCD输出的像元光电信号同步，可用来做采样保持控制信号。C的上升沿对应于CCD的第一个有效像素单元S1，因而可以用作行同步,实现过程,设计框图,主要工作： 电源电路设计 CCD器件驱动电路设计,实现过程,设计方案,电源部分： 采用

4、整流滤波电路实现由220V交流电到12V和+5V直流电的转变 三端输出变压器 二极管整流桥 选用器件：LM7879系列三段稳压电路集成IC芯片（包括LM7812CT、LM7809CT、LM7805CT、LM7912CT,实现过程,设计方案,CCD驱动电路： 查看TCD1206UD产品手册，采用其典型驱动电路 选用器件：PNP管A1015，74HC04反相器 TCD1206UD的四路驱动脉冲由CMOS逻辑器件74HC04直接提供0.3V到5V的脉冲，因为在芯片的内部已经设置了电平转换器,实现过程,设计过程（电源,实现过程,设计过程（驱动,在驱动脉冲的作用下，TCD1206UD输出OS信号及DOS

5、信号。将此二路输出信号分别送到差分放大器OP27的正、反输入端进行差分放大，抑制掉共模的R引起的干扰,实现过程,电路原理图,实现过程,设计过程（PCB布线,在原理图完成之后，进行PCB的实现 器件排列，设置走线 注意！注意！注意！ 封装与器件的一一对应 布线的规则与宽度,实现过程,设计过程（PCB敷铜,Top层,Bottom层,实现过程,设计过程（焊接,贴片电容很小，需要使用镊子，并且注意防止短路 在焊接途中，发现设计的电路图遗漏节点，于是添加了一外部电路 由于选择错误一个Header2*5封装，不得不进行外接,实现过程,调试结果,输入信号SH,输入信号1和2 输入信号RS,实现过程,调试结果

6、,有光照时 输出信号OS（黄色）DOS（蓝色,无光照时 输出信号,实现过程,调试过程,问题： 软件内缺少三极管A1015元件，错误使用了其他元件，并采用了错误的封装 解决方法： 自行设计了元器件，并且根据实际元件A1015的封装，在软件内设计了符合要求的封装,实现过程,调试过程,问题： 焊接时发现电容C6处遗漏节点 解决方法：采用电路板外搭桥的方式连接,实现过程,调试过程,问题： Header2*5 P2封装错误，器件无法插入 解决方法： 采用电路板外接线方式连接,实现过程,调试过程,问题：在原理电路图阶段，用网络号大小写字母的形式区分74HC04反相器的输入、输出信号 软件Altium De

7、signer 在网络号上不区分大小写！ 软件Altium Designer 在网络号上不区分大小写！ 软件Altium Designer 在网络号上不区分大小写！ 重要的事情说三遍,实现过程,调试结果,解决方法： 用小刀刻掉错误电路，利用导线在电路板外进行连接 悲剧的是！ 错误的线路过多，实在没有改正完毕，导致没有得出最后正确的实验结果,实现过程,实验改正,由于前面出现的种种错误，根源均是设计阶段出现的失误 在此我们重新进行了改正 PCB板布线如右图,实现过程,实验改正,Top层敷铜,Bottom层敷铜,分析评价,实验总结,初步学会了PCB制作软件Altium Designer的使用： 从最初

8、的建立过程、绘制原理电路图、设计软件中缺少的器件、设计对应器件的封装、PCB板的器件布线等等，直到一个最终的印制电路板的形成 学会了直流稳压电源的一种常用设计方法 进一步理解了CCD光电测量器件的工作原理，并且掌握了一种典型的TCD1206驱动电路 再一次温习了电子实习中学到的电路板手工焊制技术,分析评价,吸取教训,第一：细心！细心！细心！ 尤其是在原理电路图的设计阶段，每一个器件的选择，器件之间的连接，元器件封装的选择，一定要细心，并多次检查 第二：了解软件的背景与规则 一定不要想当然的理解一个软件的使用，不要从其他软件进行莫名的习惯迁移，这一次最大的教训就是Altium Designer软件网络名不区分大小写 需要养成良好的编程类软件的使用习惯：不要用英文字母大小写用来区别变量网络等,分析评价