本文设计了一种基于CPLD的可编程高精度CCD信号发生器。充分利用CPLD的可编程性．模拟出满足系统要求的CD信号，输出信号频率达到1IMHZ。 1 引言
CCD (Charge Coupled Devices)电荷藕绕行电感器合器件是20世纪70年代初发展起来的新型半导体器件。目前CCD作为光电传感器由于其具有体积小、重量轻、功耗小、工作电压低和抗烧毁等优点以及在分辨率、动态范围、灵敏度、实时传输、自扫描等特性，广泛地应用于摄像材、气象、航天航空、军事、医疗以及工业检测等众多领域。
我们需要对CCD相机所获取的大量高速图像数据进行采集、存储，以便做后续处理和应用，而进行这一系列信号处理电感生产厂之前，目标信号插件电感器的获取及所获信号的质量关系到调试整个相机系统的关键。在调试相机系统时，由于调试的系统总有一些不完善的因素，同时又因为多次的调试也会增加CCD芯片的风险成本，尤其对于比较昂贵的CCD芯片，调试中如若经常使用将会带来损坏的风险，因此在调试过程中对CCD芯片输出信号的分析和模拟就成为一项极其重要的工作。本文设计了一种基于CPLD的可编程宽频、高精度CCD信号发生器。充分利用CPLD 的可编程性，模拟出CCD在各种复杂环境下的采集信号，同时满足系统对波形和时序的要求， 输出信号频率达到11MHz。
2 分析CCD 输出信号的特点
一个 CCD 信号的输出序列由复位脉冲开始，当FET 开关闭合时，图1 中的传感器电容上的电压为初始的参考电压值，这个参考电压值被称为复位馈通电平。经过一定的馈通延迟时间后，这个电压值降低，成为真正的复位电平。此时，FET 开关打开，则像素电荷被转移到这个电容上，相应的改变了电容上的电压值。这个电压值就是参考电平、像素电平以及一些 噪声叠加而成的。当CCD 开始工作读取有效信号时，输出信号在每个复位信号的上升沿时复位，即在输出信号上出现复位干扰脉冲1,然后回到参考电平2，开始读取积分得来的是像元信号3。实际像素宽度为3 的宽度，1、2、3 的宽度和为一个像素周期，每个像素的信号幅 度为2 和3 的高度差，这些都是CCD 输出信号的重要参数。CCD 输出的信号中包含了较大的直流分量。直流偏置电压是CCD 正常工作所不可缺少的，其值在几伏到十几伏范围内变化，并且只消耗几毫安以下的电流，很容易由稳压电源必要时经电阻或电位器分压以及电容滤波得到。
图1 CCD输出信号
3 硬件结构
整个系统由数字信号发生模块、数模转换模块和输出处理模块3部分构成。选取CPLD以构成信号发生模块，充分利用它的可编程性，构造出CCD在各种复杂环境下的采集数据，同时生成与数据信号相匹配的控制信号，控制下级数模转换模块的工作。数模转换模块接收上级发送过来的数据和控制信号，在控制信号的控制下将数据转换为模拟信号输出。由于该模块的转换输出为电流，所以还需要增加一个转换模块将电流转换为系统所需要的电压信号，同时为了满足系统对信号精度的要求，还需要增加有源和无源滤波电路模块。系统框图如图2所示，晶振作为CPLD的时钟信号（clk）输入，其它的信号均由其产生。
图2系统原理框图
主要工作分为以下几个方面：
(1）信号发生模块
利用 VHDL 语言设计CCD 输出图像信号和时序控制信号，输出信号有模拟出来的数字图 像信号（10 位并行输出）和时序控制信号，主要包括：相关双采样信号，A/D 采样所需时序 脉冲信号，行、场同步脉冲信号等。
(2）数模转换模块
将模拟的数字信号经由数模转换器得到模拟信号，高速的数模转换器件一般都是电流查 分输出，因此需要对输出的模拟信号进行后续处理。
(3）输出处理模块
对由 DAC 输出的模拟信号，通过运放将其转换为电压输出信号，并进行进一步处理得 到符合要求的CCD 输出信号。
4 信号发生模插件电感块CPLD 的设计
4.1选择符合要求的CPLD
本设计采用LATTICE公司的ispLSI1032e CPLD，该芯片共有84个引脚，可用门数达6000 个，192个逻辑单元，可单独配置为输入、输出及双向工作方式，64个通用I/O口，其传输延时为7.5ns，最高工作率高达125MHz,可以满足本设计的要求。该系统要求的输出频率为11MHz的相关双采样形式的CCD信号，并且对信号的时序差模电感有着严格的要求，选用66MHz的晶振，作为 CPLD的时钟输入。
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