天文觀測CCD相機采用能夠滿足高頻要求的放大器LF356N設(shè)計雙采樣和模擬放大電路。根據(jù)CCD的動態(tài)范圍選用自帶采樣保持的12位A/D變換器AD1674作模數(shù)轉(zhuǎn)換。
CCD芯片決定相機系統(tǒng)的性能,為此我們廣泛調(diào)研,最后選定柯達公司的KAF-0401LE芯片。它動態(tài)范圍大(70dB),電荷轉(zhuǎn)移效率高(0.99999),波長響應(yīng)范圍寬(0.4μm~1.0μm),低暗電流(在25℃條件下,7pA/cm2),量子效率為35%,并且具有抗飽和性,能夠滿足科學觀測的要求,既可用于光譜分析,又可用于成像觀測。
天文觀測CCD相機的復雜可編程邏輯器件(CPLD)以其高度集成、靈活、方便的特點,在電路設(shè)計中運用越來越廣泛。Altera公司的復雜可編程邏輯器件EPM712SLC84-15具有2500個可用邏輯門,128個宏單元,8個邏輯塊,最大時鐘可達147.1MHz,帶有68個可供用戶使用的I/O引腳,PLCC封裝,可通過JTAG接口實現(xiàn)在線編程。我們選用EMP7128SLC84-15,通過硬件描述語言(VHDL)在集成開發(fā)環(huán)境MAXPLUSII下完成邏輯設(shè)計;編譯后,通過JTAG接口下載到電路板上的EPM7128SLC84-15中,實現(xiàn)了KAF-0401LE芯片的時序要求。
系統(tǒng)設(shè)計的重點是解決CCD芯片的驅(qū)動和系統(tǒng)噪聲的問題。我們的設(shè)計如下:采用柯達公司的KAF-0401LE芯片作為探測器,Ateml公司的帶閃存Flash的89C51作下位機控制器,復雜可編程邏輯作(CPLD)作時序發(fā)生和地址譯碼,采用相關(guān)雙采樣技術(shù)降低噪聲,自帶采樣保持的12位A/D轉(zhuǎn)換順AD1674進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,擴展8片128Kbit(628128)的RAM作1為幀圖像暫存空間,通過RS232與計算機串口通信,接受計算機的控制。整個系統(tǒng)由圖1所示幾個功能部件組成。