基于线阵CCD的光斑定位电路系统设计.pdf

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1、2013年第32卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)．85基于线阵CCD的光斑定位电路系统设计刘恩超，邹鹏，李新，张艳娜，郑小兵(中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥230031)摘要：针对仪器设计和试验过程中光斑定位目的的需求，设计了基于线阵CCD的驱动和信号处理电路系统。选用TCD1703C线阵CCD作为位置传感器，分析了TCD1703C的驱动时序要求，介绍了使用CPLD产生驱动方法和过程。在信号处理

2、部分，介绍了高性能模拟前端处理芯片AD9845A的工作原理和采用相关双采样进行信号采集的方法，给出了输出信号的传输和存储方法。在狭缝宽度测量和波长定位中进行了验证。结果显示：线阵CCD电路系统可满足光斑定位的需求，狭缝的测量不确定度小于1．0×10～，波长定位的精度为0．5nm。关键词：光斑定位；线阵CCD；复杂可编程逻辑器件；相关双采样；积分时间中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)08-0085-03Designoflightspotlocationcircuitsyst

3、embasedonlineararrayCCDLIUEn-chao，ZOUPeng，LIXin，ZHANGYan-na，ZHENGXiao—bing(KeyLaboratoryofOpticalCalibrationandCharacterization，AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Aimingatdemandofspotlocationintheinstrum

4、entdesignandexperiment，lineararrayCCDdrivingandsignalprocessingsystemaredesigned．DrivingtimesequencerequirementofTCD1703Cwhichisusedaspositionsensorisanalyzed，andthegenerationmethodandprocessoftimingdriverusingCPLDarepresented．Insignalprocessingsection．Thewor

5、kingprincipleofhigh—performanceanalogfront—endprocessingchipAD9845Aandmethodusingcorelateddoublesamplingforsignalacquisitionareintroduced，thestorageandtransmissionmethodofoutputsignalisgiven．Thesystemisvalidatedbytheslitwidthmeasurementandwavelengthpositionin

6、g．TheresultsshowthatlineararrayCCDcircuitsystemCanmeetthedemandofspotlocation，theuncertaintyofslitmeasurementislessthan1．0×10～andtheprecisionofwavelengthpositioningiswithin0．5am．Keywords：lightspotlocation；lineararrayCCD；CPLD；correlateddoublesampling；integralt

7、ime0引言CCD的驱动信号控制CCD的积分时间、电荷收集和电利用电荷耦合器件(chargecoupleddevices，CCD)作荷转移，对CCD的输出信号质量影响很大，是CCD成像系为位置传感器进行光斑定位已经广泛应用于狭缝宽度测统设计的关键部分。针对使用的线阵CCD的驱动信号的量、目标跟踪、波长控制等光学测试系统中。所谓光斑定特点，采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)产生需要的驱动时位，就是利用CCD获得光斑的图像信息，自动获得光斑的序，并通过功率驱动器件使驱动信号满足CCD需要的驱动位置信息和光强信息，实现

8、这个过程的关键任务就是设计信号强度；在信号处理部分，通过硬件部分对CCD输出信出CCD的驱动，并通过信号处理获得理想的输出信号。号进行处理，然后采用了相关双采样的方法进行CCD信号CCD具有高分辨率、高灵敏度、像素位置准确等优点，的A／D转换，完成信号的采集与存储，最后通过试验进行输出信号中包含需要的空间信息和光强信息。其中，输出了验证。信号的大小对应光强的大小，输出信号