基于FPGA的线阵CCD驱动设计+源代码(5)
图3.2 TCD1703C的原理结构图
由表3.1可得，TCD1703C具有高灵敏度，有利于采集弱光信号；在短波段具有高光谱响应；高像素、高分辨率、像素元均匀性好。
表3.1 TCD1703C基本特性
3.3.2 CCD信号采集
为保证线阵CCD的输入电压处于工作电压内，在CCD芯片与FPGA驱动芯片连接之间加入74HCT245芯片，进行电平转换，将FPGA输出的3.3V转化为线阵CCD工作时的5V。其中74HCT245芯片采用HCT工艺，5V供电，兼容TTL电平。电平转换模块如图3.3所示。
图3.3 电平转换模块
CCD输出的是模拟电压值，且电压范围在4V-7V之间。变化量很小，需要将信号放大，在CCD输出端后接AD8332。
TCD1703C输出信号OS1、OS2经过图3.4的电路滤波后，变成INH1、INH2信号接入AD8332。
图3.4 CCD信号滤波
AD8332是单通道或双通道，具有超低噪声的可变增益放大器，虽然优化为超声系统，但最高频率仍可达120MHz。每个通道包括一个有着48dB增益范围的X-AMP VGA和一个输出限制的后置放大器。前置放大器增益采用单端输入、准确的差分输出和采用选择外部反馈电阻的可编程有源输入阻抗匹配达到19dB。主动阻抗噪声控制优化应用的性能得益于输入匹配。
48dB增益范围的VGA使得AD8332有着广泛地应用。在整个增益范围有着出色的带宽均匀性。增益控制接口提供精确40dB/V范围内的linear-in-dB来控制电压保持在40mV到1V之间。VGA的低输出参考噪声有利于驱动高速AD转换。后置放大器的增益可以在引脚上选择3.5dB或15.5dB来优化增益范围和输出噪声，这样便于10位或12位的转换器应用。输出可以被限制在用户的箝位水平，防止输入过载到随后的AD转换。
放大后的模拟信号仍需要进行AD转换为数字信号量。我们采用AD9238来完成转换。
AD9238是一款双通道，12位的AD转换器。最高采样速度可达到65MSPS，具有两个高性能的采样保持放大器和集成参考电压。AD9238采用差分流水线架构，具有输出误差校正，提供12位精准转换，保证无失真数据。宽带宽，差分SHA允许用户选择输入范围和类似种类，包括单端应用。AD9238适合不同场合的应用，如开关多路复用系统和采样频率远远超过奈奎斯特率频率。同时适合通信、图像和多媒体应用。
双单端时钟输入控制所有内部转换周期。占空比稳定器可以补偿各式样的时钟占空比，使转换器文持很好的状态。数字输出数据可以是任何一种标准二进制或补充格式。Out-of-rang信号表示溢出条件下，可与重要的位使用确定高或低溢出。其引脚图如图3.5所示。
图3.5 AD9238引脚图
CCD模拟信号经AD转换为12位数据信号，数据信号连接LPC2148 I/O管脚，如图3.6所示。，从管脚中读出数据，然后通过USB传输给PC机。