一种线性CCD信号放大电路结构及其放大实现方法技术

本发明专利技术提供了一种线性CCD信号放大电路结构，所述电路结构包括依次连接的直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述CCD信号放大电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；直流参考电平输入电路与所述电阻R3连接，所述电容C2与电阻R4并联后与所述电阻R3串联；所述滤波电路与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述电容C2两端分别连接运算放大器U1A的第1引脚和第2引脚，所述线性CCD输出信号CCD_OS与运算放大器U1A的第3引脚连接。本发明专利技术还提供了一种线性CCD信号放大实现方法；本发明专利技术通过两个简单的运算放大器对CCD的输出信号进行直流信号和小信号的处理，方便后级AD数据的采集处理；电路精简、性能可靠、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种线性CCD信号放大电路结构及其放大实现方法
本专利技术涉及电子产品
，特别涉及一种线性CCD信号放大电路结构及其放大实现方法。
技术介绍
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。其工作原理是：光敏元在受到外界光照时可以产生电荷，该电荷被存储在MOS(金属-氧化物-半导体)单元中，而产生电荷的多少与光的强度和照射时间成正比，在一定时序的外加电路驱动下，CCD存储的电荷可以顺序移出。在CCD应用过程中，除了其驱动信号产生电路比较复杂外，其输出的模拟信号的后级处理也很重要，直接影响图像质量，因此，后级电路的设计成为模数转化的关键。现有的技术对线性CCD的输出模拟信号主要处理的方法如下：1、使用专业IC处理，其成本比较高，也有采用分立器件实现的，普遍存在电路结构复杂，可靠性较低，同时占用了太多电路空间。2、简单的跟随输出处理(类似三极管射级跟随)，由于没有对信号做相应放大处理，只是做了简单阻抗变化，很容易受到干扰(比如电源，本身CCD工艺问题等)，造成数据采集不准确。3、直接放大处理，由于线性CCD输出的信号中有直流信号，直接放大处理除了放大小信号外，同时也放大了直流信号，导致后级采集变得困难，电源方面要求也比较高，造成电路复杂，成本变高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题之一，在于提供一种线性CCD信号放大电路结构，电路精简、性能可靠、成本低的特点，能够有效解决结构过于复杂、设计成本高的问题。本专利技术问题之一是这样实现的：一种线性CCD信号放大电路结构，所述电路结构包括直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、AD采集器依次连接；所述CCD信号放大电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；所述直流参考电平输入电路与所述电阻R3连接，所述电容C2与电阻R4并联后与所述电阻R3串联；所述滤波电路与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述电容C2两端分别连接运算放大器U1A的第1引脚和第2引脚，所述线性CCD输出信号CCD_OS与所述运算放大器U1A的第3引脚连接。进一步的，所述直流参考电平输入电路包括运算放大器U1B、电阻R1、以及电阻R2；所述电阻R1、电阻R2一端均与所述运算放大器U1B的第5引脚连接，所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源、信号地；所述运算放大器U1B的第6、7引脚均与所述电阻R3连接。进一步的，所述滤波电路包括电阻R5、电容C3以及电容C1，所述电阻R5与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述AD采集器与所述电阻R5连接，所述电容C3一端与所述电阻R5连接，电容C3另一端与所述信号地连接；所述电容C1与所述运算放大器U1B的第8引脚连接。本专利技术要解决的技术问题之二，在于提供一种线性CCD信号放大实现方法，电路精简、性能可靠、成本低的特点，能够有效解决结构过于复杂、设计成本高的问题。本专利技术问题之二是这样实现的：一种线性CCD信号放大实现方法，所述方法需提供：直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述方法为：通过直流参考电平输入电路将电源VDD电压进行分压和放大运算后得到一直流电压参考值Vref；所述CCD信号放大电路根据直流电压参考值Vref将线性CCD输出的小信号电压进行放大的同时，避免放大CCD直流信号，除去直流信号的影响，将放大后的小信号电压和CCD直流信号通过滤波电路进行滤除高频信号，最后AD采集器进行采集。进一步的，所述方法进一步为：所述直流参考电平输入电路包括运算放大器U1B、电阻R1、以及电阻R2；所述CCD信号放大电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；所述滤波电路包括电阻R5、电容C3以及电容C1；所述线性CCD输出的信号CCD_OS是直流信号叠加小信号，即直流信号为Vos，小信号为Vi；信号CCD_OS为Vos+Vi；所述CCD信号放大电路根据直流电压参考值Vref将线性CCD输出的小信号电压进行放大的同时，避免放大CCD直流信号，除去直流信号的影响，则最后运算放大器U1A运算放大输出的信号为AMP_OS，该AMP_OS的值为Vamp＝(1+Rf)(Vos+Vi)-Vref*Rf，其中Rf＝R4/R3，Vref＝电源VDD*R2/R1+R2；简化这个公式Vamp＝(1+Rf)Vi+(Vos-Vref)Rf；该公式得知小信号Vi被放大了(1+Rf),而输出的直流信号为CCD器件本身直流电平Vos与参考电压Vref差值的Rf倍。进一步的，所述直流参考电平输入电路工作原理具体为：电源VDD经过直流参考电平输入电路的电阻R1和R2比例分压，产生所需要的电压Vf，输入到运算放大器U1B的正输入端，经过运算放大器U1B的跟随输出，得到直流电压参考值Vref作为后级运算放大器U1A的直流参考电平输入。进一步的，所述CCD信号放大电路工作原理具体为：所述信号CCD_OS是线性CCD输出的信号，输入到运算放大器U1A的正输入端，直流电压参考值Vref通过电阻R3输入到运算放大器U1A的负输入端；电容C2和电阻R4是并联跨接在运算放大器U1A的输出端和负输入端之间；电容C2为提供一个高频交流负反馈通道来降低系统的高频增益，电阻R4和R3组成信号放大的增益。进一步的，所述滤波电路工作原理具体为：其中运算放大器U1A输出的信号AMP_OS经过电阻R5和电容C3，输入到AD采集器的输入端；电阻R5，电容C3组成一个的RC滤波器，进一步滤除高频信号；而电容C1是放置在运算放大器U1B电源输入端，用作去耦，去除电源中噪声，使运算放大器U1B的输入电源更稳定。本专利技术的优点在于：现有技术多数，缺点是要么电路结构复杂，占用电路空间，要么成本高；本专利技术采用最基本的电子元器件，如电阻、电容、运算放大器等，以最简单的设计实现了线性CCD输出信号的放大处理。本专利技术在对CCD输出的信号放大时，引入参考直流电压，使得在尽可能的放大CCD输出的小信号的同时，去除了直流信号的影响，本专利技术的优点是器件构成简单、成本低、占用电路空间小，电路稳定可靠。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式请参阅图1所示，一种线性CCD信号放大电路结构，所述电路结构包括直流参考电平输入电路10、CCD信号放大电路20、滤波电路30、以及AD采集器40；所述直流参考电平输入电路10、CCD信号放大电路20、滤波电路30、AD采集器40依次连接；所述CCD信号放大电路20包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；所述直流参考电平输入电路10与所述电阻R3连接，所述电容C2与电阻R4并联后与所述电阻R3串联；所述滤波电路3与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述电容C2两端分别连接运算放大器U1A的第1引脚和第2引脚，所述线性CCD输出信号CCD_OS与所述运算放大器U1A的第3引脚连接。引入参考直流电压，使得在尽可能的放大CCD输出的小信号的同时，去除了直流信号的影响。所述直流参考电平输入电路10包括运算放大器U1B、电阻R1、以及电阻R2；所述电阻R1、电阻R2一端均与所述运算放大器U1B的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性CCD信号放大电路结构，其特征在于：所述电路结构包括直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、AD采集器依次连接；所述CCD信号放大电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；所述直流参考电平输入电路与所述电阻R3连接，所述电容C2与电阻R4并联后与所述电阻R3串联；所述滤波电路与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述电容C2两端分别连接运算放大器U1A的第1引脚和第2引脚，所述线性CCD输出信号CCD_OS与所述运算放大器U1A的第3引脚连接。

【技术特征摘要】
1.一种线性CCD信号放大电路结构，其特征在于：所述电路结构包括直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、AD采集器依次连接；所述CCD信号放大电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、以及运算放大器U1A；所述直流参考电平输入电路与所述电阻R3连接，所述电容C2与电阻R4并联后与所述电阻R3串联；所述滤波电路与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述电容C2两端分别连接运算放大器U1A的第1引脚和第2引脚，所述线性CCD输出信号CCD_OS与所述运算放大器U1A的第3引脚连接。2.根据权利要求1所述的一种线性CCD信号放大电路结构，其特征在于：所述直流参考电平输入电路包括运算放大器U1B、电阻R1、以及电阻R2；所述电阻R1、电阻R2一端均与所述运算放大器U1B的第5引脚连接，所述电阻R1、电阻R2的另一端分别连接电源、信号地；所述运算放大器U1B的第6、7引脚均与所述电阻R3连接。3.根据权利要求1所述的一种线性CCD信号放大电路结构，其特征在于：所述滤波电路包括电阻R5、电容C3以及电容C1，所述电阻R5与所述运算放大器U1A的第1引脚连接，所述AD采集器与所述电阻R5连接，所述电容C3一端与所述电阻R5连接，电容C3另一端与所述信号地连接；所述电容C1与所述运算放大器U1B的第8引脚连接。4.一种线性CCD信号放大实现方法，其特征在于：所述方法需提供：直流参考电平输入电路、CCD信号放大电路、滤波电路、以及AD采集器；所述方法为：通过直流参考电平输入电路将电源VDD电压进行分压和放大运算后得到一直流电压参考值Vref；所述CCD信号放大电路根据直流电压参考值Vref将线性CCD输出的小信号电压进行放大的同时，避免放大CCD直流信号，除去直流信号的影响，将放大后的小信号电压和CCD直流信号通过滤波电路进行滤除高频信号，最后AD采集器进行采集。5.根据权利要求1所述的一种线性CCD信号放大实现方法，其特征在于：所述方法进一步为：所述直流参考电平输入电路包括运算放大器U1B、电阻R1、以及电阻R2；所述CCD信号放大电路包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏友仲，谢纯珀，
申请(专利权)人：福建魔方电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35