專利名稱：遙感ccd相機焦面模擬信號恒流源輸出電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種恒流源電路，特別是一種用于遙感CCD相機焦面模擬信號的 恒流源輸出電路。
背景技術：
CCD的電荷讀出電路如圖1所示。CCD像元電荷在時序信號控制下，經過輸出控制 門OG，將像元電荷存儲在二極管D2的結電容中，在運放漏極電壓VDD的控制下，被D3 D6 組成的放大器電路和D7組成的跟隨器電路經由OSn讀出，隨后在復位脈沖RST和復位漏極 電壓VOD作用下，將存儲在D2中的前一個像元電荷泄放掉，并等待下一個像元電荷到來。由 于VDD的作用，導致讀出的CCD模擬信號會疊加有高達十幾伏的直流電平Vcc，而CCD輸出 的末級放大電路比較脆弱，電流過大會導致放大器燒毀，電流過小又不能保證MOS管正常 工作在放大區，輸出的模擬信號質量大為下降。由于恒定的輸出電流能極大提高圖像信噪 比和電路工作的可靠性，因此需要在CCD模擬信號輸出端為CCD提供穩定的靜態工作電流。
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了一種可靠性高、輸出 電流穩定的遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路。 本實用新型的技術解決方案是遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路，包 括電阻R"電阻R2、電阻R3、電容Q和晶體三極管D"晶體三極管D工工作在放大區，且晶體三 極管D工的集電極和發射極之間的導通電壓VeE大于集電結的反偏電壓；第一信號輸入端為 晶體三極管D工提供基極電壓，第二信號輸入端接遙感CCD相機焦面模擬信號，電阻&的兩 端分別接至第一信號輸入端和晶體三極管D工的基極，電阻1 2的兩端分別接至第二信號輸入 端和晶體三極管D工的集電極，電阻R3的兩端分別接至晶體三極管D工的發射極和參考電位 之間，電容Q的兩端分別接至晶體三極管D工的基極和參考電位之間。 所述的電阻R2和電阻R3的阻值相等。 所述的電阻&的阻值范圍為1000 10000歐姆。 本實用新型與現有技術相比的優點在于遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出 電路，通過調整電阻電阻R2和電阻R3的阻值范圍，使晶體三極管D工工作在放大區，則流 過電阻^的電流即為一個恒定值，穩定CCD的輸出電流大小，從而實現對CCD器件的保護， 提高輸出的模擬信號質量，并能極大地提高電路工作的可靠性。
圖1為CCD電荷讀出電路的結構圖； 圖2為本實用新型遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路的結構圖； 圖3為圖2所示電路中晶體三極管D工的共發射極輸出特性曲線。
具體實施方式
如圖2所示，為本實用新型遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路的結構圖， 其中第一信號輸入端101的輸入信號為晶體三極管D工的基極電壓，為晶體三極管D工提供基 極電流，第二信號輸入端102的輸入信號為含直流分量的CCD模擬信號(即圖1中的輸出 信號OSn)，為提高圖像信噪比和電路工作的可靠性，要求流過I^的電流為一個恒定值，因此 需要晶體三極管D工必須工作在放大區。需要說明的是，晶體三極管D工的直流靜態工作點位 于晶體三極管D工的放大工作區時，基極電流Ib幾乎不隨V^(由圖1中的V。。產生)而變化， 同理集電極電流I。和發射極電流Ie也幾乎不隨Vrc而變化。如圖3所示，為晶體三極管D工 的共發射極輸出特性曲線，Q點為某一靜態直流工作點，在晶體三極管D！的放大區域內，Ib 幾乎不變化。此時要求晶體三極管D工的集電極和發射極之間的導通電壓V^大于集電結的 反偏電壓(對于硅管一般取0. 3V)。 設晶體三極管D工的基極、集電極和發射極的電流分別為Ib、I。和Ie，共發射極電流
放大系數為e，發射極正向導通電壓為v^，集電極和發射極之間的導通電壓為v^第一信
號輸入端101的晶體三極管D工的基極電壓為Vbb，第二信號瑜入端102的CCD模擬信號的直
流分量為Vrc，由圖2可知其相互之間的關系為 Ic = P XIb (1) Ie = (l+e) XIb (2) V朋=Vbe+R! X Ib+R3 X Ie (3) Vcc = VCE+R2 X Ic+R3 X Ie (4) 根據晶體三極管DJ勺13值，并由最后需要產生的電流I。的大小由公式(1)和(2) 可以計算出Ib和U選擇合適的Ri，帶入公式(3)即可求出1 3的值。通常電阻&的阻值范 圍為1000 10000歐姆，可以滿足實際應用中遙感CCD相機模擬信號輸出所需的電流Ic 值。為保證晶體三極管D工工作在放大區，要求V^X).3V，由公式(4)驗證晶體三極管D工 是否工作在放大區(VCE > 0. 3V)，同時可以計算得出晶體三極管D工工作在放大區時電阻R2 的阻值范圍。 本實用新型中，為了簡化設計，通常選擇電阻1 2和電阻1 3的阻值相等。 實施例 設第二信號輸入端102的CCD模擬信號的直流分量V^ = IIV，第一信號輸入端101 的晶體三極管D工基極電壓V^ = 5V，R = lk歐姆，晶體三極管D工的共發射極電流放大系數 P = 100，需為CCD提供穩定的靜態工作電流Ie = 4mA，由上述公式(1)，求得Ib = 40uA， 帶入公式(2)求得Ie二4.04mA，對于硅管一般取V^二0. 7V，為保證晶體三極管D工直流靜 態工作點在放大工作區，最后由公式(3)求得電阻1 3 = 1.238k歐姆，為了簡化設計，可選 擇電阻R2和電阻R3的阻值相等，R2 = R3 = 1. 238k歐姆，此時VCE = 1. 05V > 0. 3V(集電結 反偏電壓)，表明前述晶體三極管D工工作在放大區的假定是正確的。 通過在第一信號輸入端101增加電容Q與參考電位相連，可消除輸入電源中的高 頻干擾信號，提高電路的信噪比。 需要說明的是，計算完成后，需要驗證集電極和發射極之間的導通電壓VCE是否大 于0. 3V，以保證晶體三極管D工必須工作在放大區。例如上述實施例中，若Vrc = 9V，其他條 件不變，最后驗證時，得到VeE = -0. 95V < 0. 3V，此時晶體三極管D工進入飽和模式，前面的
4計算假設錯誤，此時必須調整1 20 2 < 925歐姆即可保證)的值或者改用飽和模式下的電路 模型取代晶體三極管D工進行求解計算。 本實用新型說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路，其特征在于包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1和晶體三極管D1，晶體三極管D1工作在放大區，且晶體三極管D1的集電極和發射極之間的導通電壓VCE大于集電結的反偏電壓；第一信號輸入端(101)為晶體三極管D1提供基極電壓，第二信號輸入端(102)接遙感CCD相機焦面模擬信號，電阻R1的兩端分別接至第一信號輸入端(101)和晶體三極管D1的基極，電阻R2的兩端分別接至第二信號輸入端(102)和晶體三極管D1的集電極，電阻R3的兩端分別接至晶體三極管D1的發射極和參考電位之間，電容C1的兩端分別接至晶體三極管D1的基極和參考電位之間。
2. 根據權利要求1所述的遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路，其特征在于 所述的電阻R2和電阻R3的阻值相等。
3. 根據權利要求1或2所述的遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路，其特征在 于所述的電阻&的阻值范圍為1000 10000歐姆。
專利摘要遙感CCD相機焦面模擬信號恒流源輸出電路，包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1和晶體三極管D1，晶體三極管D1工作在放大區，且晶體三極管D1的集電極和發射極之間的導通電壓VCE大于集電結的反偏電壓。第一信號輸入端為晶體三極管D1提供基極電壓，第二信號輸入端接遙感CCD相機焦面模擬信號，電阻R1的兩端分別接至第一信號輸入端和晶體三極管D1的基極，電阻R2的兩端分別接至第二信號輸入端和晶體三極管D1的集電極，電阻R3的兩端分別接至晶體三極管D1的發射極和參考電位之間，電容C1的兩端分別接至晶體三極管D1的基極和參考電位之間。通過本實用新型恒流源電路，可穩定CCD的輸出電流大小，提高電路工作的可靠性。
文檔編號G03B7/26GK201464769SQ20092010910
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者吳淞波, 曹偉, 韓志學 申請人:北京空間機電研究所