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      一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置制造方法

      文檔序號(hào):7380938閱讀:324來(lái)源:國(guó)知局
      一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置制造方法
      【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:主要包括通用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高壓放大器、高壓線(xiàn)性電源、直流偏置電路、監(jiān)控電路、濾波電路,其中:?jiǎn)纹瑱C(jī)連接通用計(jì)算機(jī),單片機(jī)連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器;單片機(jī)連接監(jiān)控電路;高壓放大器分別連接直流偏置電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高壓線(xiàn)性電源,接收由高壓線(xiàn)性電源提供的高壓直流電壓、直流偏置電路提供的直流偏置電壓信號(hào)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成的原始模擬電壓信號(hào),輸出高壓直流電壓信號(hào);監(jiān)控電路的輸入端連接濾波電路輸出端,生成并輸出以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值;濾波電路的輸入端連接到高壓放大器的輸出端,輸出濾波后的高壓直流電壓信號(hào)作為方波發(fā)生電路的供電電源。
      【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于微光成像領(lǐng)域,涉及一種輸出電壓可控制的高壓電源裝置,主要應(yīng)用于微光成像領(lǐng)域的電子倍增電荷耦合器件所特有的高壓電子增益方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度控制。
      【背景技術(shù)】
      [0002]電子倍增電荷I禹合器件(Electron Multiplying Charge Couple Device,EMCCD)是近十年來(lái)在電荷耦合器件圖像傳感器領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù),其在硅片上單獨(dú)集成了數(shù)百級(jí)電子倍增寄存器,利用相鄰兩個(gè)柵極所形成的高壓電場(chǎng)可在電子域?qū)⑿盘?hào)電子放大1000倍以上,獲得非常高的靈敏度,特別適合于微光成像。相比于傳統(tǒng)帶像增強(qiáng)器的電荷耦合器件,其結(jié)構(gòu)和體積大大簡(jiǎn)化,在某些重量和體積敏感的應(yīng)用場(chǎng)合具有較大優(yōu)勢(shì)。但電子倍增電荷耦合器件需要一種特有的低電壓為4.0V高電壓在20V?49V范圍內(nèi)可調(diào)的正弦波或方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生電子增益。電子倍增電荷耦合器件的電子增益倍數(shù)與增益電壓幅度及電荷耦合器件工作溫度的關(guān)系可用圖2來(lái)表示,當(dāng)增益電壓幅度低于20V電壓時(shí),基本不產(chǎn)生電子增益;隨著電壓幅度升高,電子增益倍數(shù)迅速增大,在電荷耦合器件工作在零下45°C以下且增益電壓大于46V時(shí)電子增益倍數(shù)可達(dá)到1000倍以上。因此,根據(jù)具體使用環(huán)境來(lái)設(shè)定電子倍增電荷耦合器件的電子增益倍數(shù)就顯得特別重要,歸根結(jié)底就是要根據(jù)需要控制高壓增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度。
      [0003]電子倍增電荷耦合器件高壓增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)可采用方波或正弦波驅(qū)動(dòng),但由于方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)更容易實(shí)現(xiàn)且對(duì)相位要求相對(duì)寬松,目前絕大部分電子倍增電荷耦合器件相機(jī)都是采用高壓方波信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電子倍增寄存器產(chǎn)生增益電子。對(duì)于高壓方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生裝置來(lái)說(shuō),目前采用的信號(hào)幅度調(diào)節(jié)方法主要是通過(guò)一個(gè)DC-DC電壓模塊將系統(tǒng)電壓升壓到50V以上,再級(jí)聯(lián)一級(jí)高壓線(xiàn)性穩(wěn)壓器LD0,通過(guò)高壓數(shù)字電位器作為高壓線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO的電壓調(diào)節(jié)端電阻,再采用單片機(jī)來(lái)設(shè)置高壓線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO的電壓調(diào)節(jié)端電阻阻值大小從而達(dá)到控制高壓電源輸出電壓大小的目的。這種方法會(huì)使高壓線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO輸入與輸出之間產(chǎn)生較大電壓差,最大將會(huì)達(dá)到30V左右,會(huì)在高壓線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO上產(chǎn)生大量熱量,對(duì)系統(tǒng)可靠性及散熱設(shè)計(jì)帶來(lái)較大麻煩,并且電能利用效率不高。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
      [0005]為解決電子倍增電荷耦合器件現(xiàn)有高壓方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制方法電能利用效率不高、產(chǎn)生較大熱量而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性大大降低的問(wèn)題,發(fā)明了一種可顯著提高電能利用效率的一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,提高了系統(tǒng)的可靠性。
      [0006]( 二 )技術(shù)方案
      [0007]本發(fā)明提供一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:主要包括通用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高壓放大器、高壓線(xiàn)性電源、直流偏置電路、監(jiān)控電路、濾波電路,其中:單片機(jī)連接通用計(jì)算機(jī),單片機(jī)接收通用計(jì)算機(jī)發(fā)送控制單片機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行的控制命令;單片機(jī)連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器,單片機(jī)接收并將通用計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)置值直接寫(xiě)入數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換寄存器,用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸出電壓設(shè)置值轉(zhuǎn)換為原始模擬電壓信號(hào);單片機(jī)連接監(jiān)控電路,單片機(jī)讀取監(jiān)控電路生成的以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值,依據(jù)取樣信號(hào)值生成輸出高壓線(xiàn)性電源的使能控制信號(hào),并將該數(shù)字量反饋回通用計(jì)算機(jī);高壓線(xiàn)性電源連接到單片機(jī),接收單片機(jī)發(fā)送的使能控制信號(hào),生成并高壓放大器提供高壓直流電壓;直流偏置電路,用于提為高壓放大器提供直流偏置電壓;高壓放大器分別連接直流偏置電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高壓線(xiàn)性電源,接收由高壓線(xiàn)性電源提供的高壓直流電壓、直流偏置電路提供的直流偏置電壓信號(hào)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成的原始模擬電壓信號(hào),并將原始模擬電壓信號(hào)、直流偏置電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)線(xiàn)性放大,產(chǎn)生一個(gè)幅度可控的高壓直流電壓信號(hào);監(jiān)控電路的輸入端連接濾波電路輸出端,用于對(duì)濾波電路輸出的高壓直流電壓信號(hào)實(shí)時(shí)取樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,生成并輸出以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值;濾波電路的輸入端連接到高壓放大器的輸出端,接收并對(duì)高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,輸出濾波后的高壓直流電壓信號(hào)作為方波發(fā)生電路的供電電源。
      [0008](三)有益效果:
      [0009]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有電子倍增電荷耦合器件高壓方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置電能利用效率不高、產(chǎn)生較大熱量導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性降低的問(wèn)題,該裝置相比原有幅度控制方法電能利用效率提高了 50%以上,并可省去體積龐大的散熱器,節(jié)省相機(jī)內(nèi)部空間,同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性,并可通過(guò)上位通用計(jì)算機(jī)軟件直接在20V?50V范圍內(nèi)控制輸出電壓,控制方法簡(jiǎn)單易操作,非常適合于電子倍增電荷耦合器件的高壓方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓幅度控制。
      【專(zhuān)利附圖】

      【附圖說(shuō)明】
      [0010]圖1示出本發(fā)明高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置示意圖;
      [0011]圖2示出本發(fā)明增益倍數(shù)與電子倍增柵極電壓幅度及工作溫度關(guān)系曲線(xiàn);
      [0012]圖3示出本發(fā)明中高壓線(xiàn)性電源實(shí)施例圖;
      [0013]圖4示出本發(fā)明中直流偏置電路實(shí)施例原理框圖;
      [0014]圖5示出本發(fā)明中高壓放大電路實(shí)施例;
      [0015]圖6示出本發(fā)明中高壓輸出監(jiān)控電路實(shí)施例;
      [0016]圖7示出本發(fā)明中濾波電路實(shí)施例。
      【具體實(shí)施方式】
      [0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合具體實(shí)施例,并參照附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
      [0018]本發(fā)明是針對(duì)電荷耦合器件(CCD)的實(shí)施例,所述電荷耦合器件為面陣電荷耦合器件,本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)本發(fā)明下面的實(shí)施例,能實(shí)現(xiàn)涉及驅(qū)動(dòng)任一面陣電荷耦合器件的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,下面僅以驅(qū)動(dòng)CCD相機(jī)中電子倍增電荷耦合器件對(duì)高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置為例介紹實(shí)施例:
      [0019]本發(fā)明的一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,采用受通用計(jì)算機(jī)軟件控制的單片機(jī)來(lái)控制一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓大小,并將該輸出電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)單電源、大輸出電流的高壓運(yùn)算放大器線(xiàn)性放大6倍,同時(shí)由一個(gè)直流偏置電源為高壓放大器提供直流偏置信號(hào),使高壓放大器輸出電壓在20V?50V之間可控制,并米用一個(gè)電壓監(jiān)控模塊監(jiān)控輸出電壓,確保系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)立即關(guān)斷輸出電壓,保護(hù)電子倍增電荷耦合器件安全。
      [0020]如圖1示出一種電子倍增電荷耦合器件的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置包括:主要包括一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:主要包括通用計(jì)算機(jī)PC、單片機(jī)MCU、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、高壓放大器、高壓線(xiàn)性電源、直流偏置電路、監(jiān)控電路、濾波電路,其中:單片機(jī)連接通用計(jì)算機(jī),單片機(jī)接收通用計(jì)算機(jī)發(fā)送控制單片機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行的控制命令;單片機(jī)連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器,單片機(jī)接收并將通用計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)置值直接寫(xiě)入數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換寄存器,用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸出電壓設(shè)置值轉(zhuǎn)換為原始模擬電壓信號(hào);單片機(jī)連接監(jiān)控電路,單片機(jī)讀取監(jiān)控電路生成的以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值,依據(jù)取樣信號(hào)值生成輸出高壓線(xiàn)性電源的使能控制信號(hào),并將該數(shù)字量反饋回通用計(jì)算機(jī);高壓線(xiàn)性電源連接到單片機(jī),接收單片機(jī)發(fā)送的使能控制信號(hào),生成并高壓放大器提供高壓直流電壓;直流偏置電路,用于提為高壓放大器提供直流偏置電壓;高壓放大器分別連接直流偏置電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高壓線(xiàn)性電源,接收由高壓線(xiàn)性電源提供的高壓直流電壓、直流偏置電路提供的直流偏置電壓信號(hào)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成的原始模擬電壓信號(hào),并將原始模擬電壓信號(hào)、直流偏置電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)線(xiàn)性放大,產(chǎn)生一個(gè)幅度可控的高壓直流電壓信號(hào);監(jiān)控電路的輸入端連接濾波電路輸出端,用于對(duì)濾波電路輸出的高壓直流電壓信號(hào)實(shí)時(shí)取樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,生成并輸出以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值;濾波電路的輸入端連接到高壓放大器的輸出端,接收并對(duì)高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,輸出濾波后的高壓直流電壓信號(hào)作為方波發(fā)生電路的供電電源。
      [0021]所述高壓線(xiàn)性電源是將電子系統(tǒng)輸入的24V電壓升壓到54V,并采用一級(jí)線(xiàn)性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator)將高壓線(xiàn)性電源輸出的高壓直流電壓穩(wěn)定在52V,作為高壓放大器的供電電源。所述高壓放大器采用單電源、大輸出電流的高壓運(yùn)算放大器,用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的原始模擬電壓信號(hào)線(xiàn)性放大6倍。所述直流偏置電路為高壓放大器提供一路直流偏置電壓信號(hào),控制高壓放大器輸出的高壓直流電壓信號(hào)的幅度產(chǎn)生20V的直流偏置。監(jiān)控電路由取樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成,取樣電路對(duì)濾波電路輸出的高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣,并輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換為以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值。濾波電路采用一個(gè)耐壓為100V的IOyF鋁電解電容和I個(gè)1.0yF陶瓷電容對(duì)高壓放大器輸出的高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,濾除紋波噪聲。在單片機(jī)內(nèi)部判斷:當(dāng)高壓放大器輸出的電壓高于限定閾值電壓時(shí)立即關(guān)閉高壓線(xiàn)性電源的輸出,用于保護(hù)電荷耦合器件。
      [0022]圖2示出本發(fā)明增益倍數(shù)與電子倍增柵極電壓幅度及二工作溫度關(guān)系曲線(xiàn),電子倍增電荷耦合器件工作在某一特定工作溫度時(shí),電子倍增電荷耦合器件的電子增益倍數(shù)與高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度存在增函數(shù)關(guān)系:當(dāng)高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度增大時(shí),電子倍增電荷耦合器件的電子增益倍數(shù)將會(huì)增大,因此要求電子倍增電荷耦合器件的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度在20-50V范圍內(nèi)可調(diào)。
      [0023]如圖3所示高壓線(xiàn)性電源包括:直流-直流DC-DC電源、線(xiàn)性穩(wěn)壓器LD0、輸出電壓調(diào)節(jié)電阻;線(xiàn)性穩(wěn)壓器連接到單片機(jī)MCU、DC-DC電源和輸出電壓調(diào)節(jié)電阻,線(xiàn)性穩(wěn)壓器接收DC-DC電源輸出的54V電壓,單片機(jī)MCU的使能控制信號(hào)以及輸出電壓調(diào)節(jié)電阻的端接信號(hào),輸出穩(wěn)定的52V電壓。首先采用一個(gè)升壓型(Boost)型直流-直流(DC-DC)開(kāi)關(guān)電源將電子系統(tǒng)輸入的24V電源電壓升壓到54V,輸出到帶有使能端的大電流線(xiàn)性穩(wěn)壓器LD0,通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電阻將大電流線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO輸出設(shè)置為52V,并且單片機(jī)MCU通過(guò)線(xiàn)性穩(wěn)壓器的使能端直接控制大電流線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO輸出,用于在單片機(jī)MCU通過(guò)高壓輸出監(jiān)控電路檢測(cè)到高壓放大器輸出電壓超出限定閾值電壓時(shí)切斷52V電源輸出。
      [0024]如圖4所示直流偏置電路實(shí)施例原理圖,直流偏置電路包括:直流電壓源V1、電阻Rl和電阻R2組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò),直流電壓源Vl為20V直流電壓源VI,放大器Ul組成的跟隨器和由電容Cl、電容C2組成的直流電壓源Vl濾波電路;電阻Rl和電阻R2串行連接形成分壓網(wǎng)絡(luò),該分壓網(wǎng)絡(luò)一端連接到直流電壓源Vl輸出端,另一端連接到地;電容Cl和電容C2并行連接,形成濾波網(wǎng)絡(luò),該濾波網(wǎng)絡(luò)一端連接到直流電壓源Vl的輸出端,另一端連接到地;放大器Ul的正相輸入端連接到分壓網(wǎng)絡(luò)的電阻Rl和電阻R2之間,放大器Ul的反相輸入端連接到放大器Ul的輸出端,形成反饋回路。高壓放大器采用52V單電源方式工作,需要一個(gè)直流偏置電壓輸出到高壓放大反相輸入端,使數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的O?5V電壓經(jīng)過(guò)該直流偏置電壓調(diào)節(jié)后,高壓放大器輸出范圍在20V?50V之間變化。采用兩個(gè)定值電阻Rl和電阻R2對(duì)20V直流電壓源Vl的輸出電壓進(jìn)行分壓,然后再采用由放大器Ul組成的一級(jí)跟隨器對(duì)定值電阻Rl和電阻R2分壓得到的原始偏置電壓進(jìn)行跟隨,減小輸出阻抗,防止后續(xù)電路對(duì)原始偏置電壓造成不良影響。為降低直流電壓源Vl帶來(lái)的紋波對(duì)輸出直流偏置電壓造成波動(dòng)影響,采用由電容Cl和電容C2組成的濾波電路對(duì)直流電壓源Vl輸出電壓進(jìn)行濾波。
      [0025]如圖5所示本發(fā)明中單電源高壓放大電路實(shí)施例包括:電阻R3和電阻R4,濾波電容C3、C4、C5、C6,高壓放大器U2,對(duì)地電阻&和反饋電阻Rf,其中V2表示數(shù)模轉(zhuǎn)換器,輸出0-5.0V電壓,V3表示圖4所示的直流偏置電路,V4表示圖3所示的高壓線(xiàn)性電源。
      [0026]電阻R3與電阻R4組成求和網(wǎng)絡(luò),電阻R3輸入端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器V2,電阻R4輸入端連接直流偏置電路V3,電阻R3和電阻R4的輸出端連接在一起并共同連接到高壓放大器U2的正相輸入端;對(duì)地電阻Rg輸出端連接到高壓放大器U2的反相輸入端,輸入端連接到地,反饋電阻Rf的輸入端連接到高壓放大器U2的輸出端,輸出端連接到高壓放大器U2的反相輸入端,對(duì)地電阻Rg,反饋電阻Rf與高壓放大器U2形成負(fù)反饋放大電路;濾波電容C5與數(shù)模轉(zhuǎn)換器V2并聯(lián)形成數(shù)模轉(zhuǎn)換器V2的濾波網(wǎng)絡(luò),濾波電容C6與直流偏置電路V3并聯(lián)形成直流偏置電路V3的濾波網(wǎng)絡(luò),濾波電容C3、C4與高壓線(xiàn)性電源V4并聯(lián)并形成高壓線(xiàn)性電源V4的濾波網(wǎng)絡(luò)。高壓放大器U2采用一個(gè)耐高壓,大輸出電流的運(yùn)算放大器作為主要元件對(duì)前級(jí)數(shù)模轉(zhuǎn)換器V2輸出的O?5.0V電壓進(jìn)行線(xiàn)性放大,該電路設(shè)計(jì)指標(biāo)為:單電源52V供電,輸入范圍O?5V,輸出范圍20?50V,根據(jù)運(yùn)算放大器輸入輸出線(xiàn)性方程組:
      Vout=m.Vin+b ⑴
      [0027]其中Vrat為運(yùn)算放大器的輸出電壓,Vin為運(yùn)算放大器的輸入電壓,m為放大倍數(shù),b為輸出偏置量。將輸入O?5V,輸出20?50V帶入方程可得:m=6,b20 (2)
      [0028]根據(jù)m,b的極性以及單電源供電運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)理論,設(shè)計(jì)了如圖5所示的高壓放大器電路,由戴維南定理可計(jì)算得出輸入輸出之間的關(guān)系可用下式來(lái)表達(dá):
      [0029]
      【權(quán)利要求】
      1.一種高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:主要包括通用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、高壓放大器、高壓線(xiàn)性電源、直流偏置電路、監(jiān)控電路、濾波電路,其中: 單片機(jī)連接通用計(jì)算機(jī),單片機(jī)接收通用計(jì)算機(jī)發(fā)送控制單片機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行的控制命令; 單片機(jī)連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器,單片機(jī)接收并將通用計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)置值直接寫(xiě)入數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換寄存器,用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸出電壓設(shè)置值轉(zhuǎn)換為原始模擬電壓信號(hào); 單片機(jī)連接監(jiān)控電路,單片機(jī)讀取監(jiān)控電路生成的以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值,依據(jù)取樣信號(hào)值生成輸出高壓線(xiàn)性電源的使能控制信號(hào),并將該數(shù)字量反饋回通用計(jì)算機(jī); 高壓線(xiàn)性電源連接到單片機(jī),接收單片機(jī)發(fā)送的使能控制信號(hào),生成并為高壓放大器提供高壓直流電壓; 直流偏置電路,用于為高壓放大器提供直流偏置電壓; 高壓放大器分別連接直流偏置電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高壓線(xiàn)性電源,接收由高壓線(xiàn)性電源提供的高壓直流電壓、直流偏置電路提供的直流偏置電壓信號(hào)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成的原始模擬電壓信號(hào),并將原始模擬電壓信號(hào)、直流偏置電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)線(xiàn)性放大,產(chǎn)生一個(gè)幅度可控的高壓直流電壓信號(hào); 監(jiān)控電路的輸入端連接濾波電路輸出端,用于對(duì)濾波電路輸出的高壓直流電壓信號(hào)實(shí)時(shí)取樣并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,生成并輸出以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值; 濾波電路的輸入端連接到高壓放大器的輸出端,接收并對(duì)高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,輸出濾波后的高壓直流電壓信號(hào)作為方波發(fā)生電路的供電電源。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:高壓線(xiàn)性電源是將電子系統(tǒng)輸入的24V電壓升壓到54V,并采用一級(jí)線(xiàn)性穩(wěn)壓器將高壓線(xiàn)性電源輸出的高壓直流電壓穩(wěn)定在52V,作為高壓放大器的供電電源。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:所述高壓放大器采用單電源、大輸出電流的高壓運(yùn)算放大器,用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的原始模擬電壓信號(hào)線(xiàn)性放大6倍。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:所述直流偏置電路為高壓放大器提供一路直流偏置電壓信號(hào),控制高壓放大器輸出的高壓直流電壓信號(hào)的幅度產(chǎn)生20V的直流偏置。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:監(jiān)控電路由取樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成,取樣電路對(duì)濾波電路輸出的高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣,并輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換為以數(shù)字量表示的取樣信號(hào)值。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:濾波電路采用一個(gè)耐壓為IOOV的IOuF鋁電解電容和I個(gè)1.0uF陶瓷電容對(duì)高壓放大器輸出的高壓直流電壓信號(hào)進(jìn)行濾波,濾除紋波噪聲。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓方波增益驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度控制裝置,其特征在于:在單片機(jī)內(nèi)部判斷:當(dāng)高壓放大器輸出的電壓高于限定閾值電壓時(shí)立即關(guān)閉高壓線(xiàn)性電源的輸出,用于保護(hù)電荷耦合器件。
      【文檔編號(hào)】H02M3/156GK103856051SQ201410116648
      【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
      【發(fā)明者】王明富, 周向東, 何凱, 楊世洪, 馬文禮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
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