几种常用的CCD驱动方法

1.1 几种常用的CCD 驱动方法

1.1.1 直接数字电路驱动方法

这种方法用数字门电路及时序电路搭成CCD 驱动时序电路。一般由振荡器、单稳态触发器、计数器等组成。可用标准逻辑器件搭成或可编程逻辑器件制成。特点是驱动频率高，但逻辑设计比较复杂。

1.1.2 单片机驱动方法

单片机产生CCD 驱动时序的方法，主要依靠程序编制，直接由单片机I/O 口输出驱动时序信号。时序信号是由程序指令间的延时产生。这种方法的特点是调节时序灵活方便、编程简单，但通常具有驱动频率低的缺点。如果使用指令周期很短单片机（如AVR 单片机），则可以克服这一缺点。如图1所示。

1.1.3 EPROM 驱动方法

在EPROM 中事先存放驱动CCD 的所有时序信号数据，并由计数电路产生EPROM 的地址使之输出相应的驱动时序。这种方法结构简明，与单片机驱动方法相似。

1.1.4 专用IC 驱动方法

利用专用集成电路产生CCD 驱动时序，集成度高、功能强、使用方便。在大批量生产中，驱动摄像机等视频领域首选此法，但在工业测量中又显得灵活性不好。

1.1.5 CPLD 驱动方法 这种设计方法一般

结合相应的设计软件，如MAX+PLUS Ⅱ,通过电路图或硬件描述语言输入的方式来设计和仿真驱动脉冲。利用自顶向下的设计方法，将CCD 时序发生器的原理分为几个逻辑关系

层。通过逐级仿真，最后

将编译生成的文件烧录到可编程逻辑芯片上。如图2所示。

1.2 驱动方法的比较

早期的CCD 驱动电路几乎全部是由普通数字电路芯片实现的,由于需要复

杂的三相或四相交迭脉冲,一般整个驱动电路需要20 个芯片左右,体积较大,设计也复杂,偏重于硬件的实现,调试困难,灵活性较差。

EPROM方法设计思想十分简单,不论对任何型号的CCD ,其硬件结构几乎不需要变化。只需按CCD 的典型驱动波形图,将EPROM 输出数据与CCD 信号相对应,以及将波形转化成数据即可,设计起来十分简单。而设计的系统性能稳定,可以进行程序擦除,再开发,但是器件要工作还需要地址发生器,而根据前面分析的结果,要保存一个周期的驱动波形信号需要14k 或以上存储量,相应的地址信号也需要14 位或更多,设计这么多位的同步计数器又增加了设计工作量,而且电路板面积也随之增大。另外,存储的数据不能在系统修改。

单片机驱动方法与EPROM 方法有些相似。EPROM 方法每改变地址就输出新的状态数据,单片机法每改变一次端口输出指令就改变了输出数据。在这种设计方法中,硬件电路非常简单,但是存在资源浪费较多,频率较低的缺陷。

CPLD具有集成度高、功耗低、速度快、抗干扰强及硬件电路易于编程实现等特点，非常适合CCD驱动电路的设计。它不仅可使设计产品小型化、集成化，而且CPLD具有在系统可编程（ISP）的能力，使得电子系统的设计、开发更新与维护变得更为方便，更便于装配和批量生产。利用CPLD可以大大缩短设计周期，减少设计费用，降低设计风险，因此大大提高了设计能力和设计效率。