专利名称：遥感ccd相机焦面模拟信号恒流源输出电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种恒流源电路，特别是一种用于遥感CCD相机焦面模拟信号的 恒流源输出电路。
背景技术：
CCD的电荷读出电路如图1所示。CCD像元电荷在时序信号控制下，经过输出控制 门OG，将像元电荷存储在二极管D2的结电容中，在运放漏极电压VDD的控制下，被D3 D6 组成的放大器电路和D7组成的跟随器电路经由OSn读出，随后在复位脉冲RST和复位漏极 电压VOD作用下，将存储在D2中的前一个像元电荷泄放掉，并等待下一个像元电荷到来。由 于VDD的作用，导致读出的CCD模拟信号会叠加有高达十几伏的直流电平Vcc，而CCD输出 的末级放大电路比较脆弱，电流过大会导致放大器烧毁，电流过小又不能保证MOS管正常 工作在放大区，输出的模拟信号质量大为下降。由于恒定的输出电流能极大提高图像信噪 比和电路工作的可靠性，因此需要在CCD模拟信号输出端为CCD提供稳定的静态工作电流。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种可靠性高、输出 电流稳定的遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路。 本实用新型的技术解决方案是遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路，包 括电阻R"电阻R2、电阻R3、电容Q和晶体三极管D"晶体三极管D工工作在放大区，且晶体三 极管D工的集电极和发射极之间的导通电压VeE大于集电结的反偏电压；第一信号输入端为 晶体三极管D工提供基极电压，第二信号输入端接遥感CCD相机焦面模拟信号，电阻&的两 端分别接至第一信号输入端和晶体三极管D工的基极，电阻1 2的两端分别接至第二信号输入 端和晶体三极管D工的集电极，电阻R3的两端分别接至晶体三极管D工的发射极和参考电位 之间，电容Q的两端分别接至晶体三极管D工的基极和参考电位之间。 所述的电阻R2和电阻R3的阻值相等。 所述的电阻&的阻值范围为1000 10000欧姆。 本实用新型与现有技术相比的优点在于遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出 电路，通过调整电阻电阻R2和电阻R3的阻值范围，使晶体三极管D工工作在放大区，则流 过电阻^的电流即为一个恒定值，稳定CCD的输出电流大小，从而实现对CCD器件的保护， 提高输出的模拟信号质量，并能极大地提高电路工作的可靠性。
图1为CCD电荷读出电路的结构图； 图2为本实用新型遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路的结构图； 图3为图2所示电路中晶体三极管D工的共发射极输出特性曲线。
具体实施方式
如图2所示，为本实用新型遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路的结构图， 其中第一信号输入端101的输入信号为晶体三极管D工的基极电压，为晶体三极管D工提供基 极电流，第二信号输入端102的输入信号为含直流分量的CCD模拟信号(即图1中的输出 信号OSn)，为提高图像信噪比和电路工作的可靠性，要求流过I^的电流为一个恒定值，因此 需要晶体三极管D工必须工作在放大区。需要说明的是，晶体三极管D工的直流静态工作点位 于晶体三极管D工的放大工作区时，基极电流Ib几乎不随V^(由图1中的V。。产生)而变化， 同理集电极电流I。和发射极电流Ie也几乎不随Vrc而变化。如图3所示，为晶体三极管D工 的共发射极输出特性曲线，Q点为某一静态直流工作点，在晶体三极管D！的放大区域内，Ib 几乎不变化。此时要求晶体三极管D工的集电极和发射极之间的导通电压V^大于集电结的 反偏电压(对于硅管一般取0. 3V)。 设晶体三极管D工的基极、集电极和发射极的电流分别为Ib、I。和Ie，共发射极电流
放大系数为e，发射极正向导通电压为v^，集电极和发射极之间的导通电压为v^第一信
号输入端101的晶体三极管D工的基极电压为Vbb，第二信号瑜入端102的CCD模拟信号的直
流分量为Vrc，由图2可知其相互之间的关系为 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) 根据晶体三极管DJ勺13值，并由最后需要产生的电流I。的大小由公式(1)和(2) 可以计算出Ib和U选择合适的Ri，带入公式(3)即可求出1 3的值。通常电阻&的阻值范 围为1000 10000欧姆，可以满足实际应用中遥感CCD相机模拟信号输出所需的电流Ic 值。为保证晶体三极管D工工作在放大区，要求V^X).3V，由公式(4)验证晶体三极管D工 是否工作在放大区(VCE > 0. 3V)，同时可以计算得出晶体三极管D工工作在放大区时电阻R2 的阻值范围。 本实用新型中，为了简化设计，通常选择电阻1 2和电阻1 3的阻值相等。 实施例 设第二信号输入端102的CCD模拟信号的直流分量V^ = IIV，第一信号输入端101 的晶体三极管D工基极电压V^ = 5V，R = lk欧姆，晶体三极管D工的共发射极电流放大系数 P = 100，需为CCD提供稳定的静态工作电流Ie = 4mA，由上述公式(1)，求得Ib = 40uA， 带入公式(2)求得Ie二4.04mA，对于硅管一般取V^二0. 7V，为保证晶体三极管D工直流静 态工作点在放大工作区，最后由公式(3)求得电阻1 3 = 1.238k欧姆，为了简化设计，可选 择电阻R2和电阻R3的阻值相等，R2 = R3 = 1. 238k欧姆，此时VCE = 1. 05V > 0. 3V(集电结 反偏电压)，表明前述晶体三极管D工工作在放大区的假定是正确的。 通过在第一信号输入端101增加电容Q与参考电位相连，可消除输入电源中的高 频干扰信号，提高电路的信噪比。 需要说明的是，计算完成后，需要验证集电极和发射极之间的导通电压VCE是否大 于0. 3V，以保证晶体三极管D工必须工作在放大区。例如上述实施例中，若Vrc = 9V，其他条 件不变，最后验证时，得到VeE = -0. 95V < 0. 3V，此时晶体三极管D工进入饱和模式，前面的
4计算假设错误，此时必须调整1 20 2 < 925欧姆即可保证)的值或者改用饱和模式下的电路 模型取代晶体三极管D工进行求解计算。 本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路，其特征在于包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和晶体三极管D1，晶体三极管D1工作在放大区，且晶体三极管D1的集电极和发射极之间的导通电压VCE大于集电结的反偏电压；第一信号输入端(101)为晶体三极管D1提供基极电压，第二信号输入端(102)接遥感CCD相机焦面模拟信号，电阻R1的两端分别接至第一信号输入端(101)和晶体三极管D1的基极，电阻R2的两端分别接至第二信号输入端(102)和晶体三极管D1的集电极，电阻R3的两端分别接至晶体三极管D1的发射极和参考电位之间，电容C1的两端分别接至晶体三极管D1的基极和参考电位之间。
2. 根据权利要求1所述的遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路，其特征在于 所述的电阻R2和电阻R3的阻值相等。
3. 根据权利要求1或2所述的遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路，其特征在 于所述的电阻&的阻值范围为1000 10000欧姆。
专利摘要遥感CCD相机焦面模拟信号恒流源输出电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和晶体三极管D1，晶体三极管D1工作在放大区，且晶体三极管D1的集电极和发射极之间的导通电压VCE大于集电结的反偏电压。第一信号输入端为晶体三极管D1提供基极电压，第二信号输入端接遥感CCD相机焦面模拟信号，电阻R1的两端分别接至第一信号输入端和晶体三极管D1的基极，电阻R2的两端分别接至第二信号输入端和晶体三极管D1的集电极，电阻R3的两端分别接至晶体三极管D1的发射极和参考电位之间，电容C1的两端分别接至晶体三极管D1的基极和参考电位之间。通过本实用新型恒流源电路，可稳定CCD的输出电流大小，提高电路工作的可靠性。
文档编号G03B7/26GK201464769SQ20092010910
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者吴淞波, 曹伟, 韩志学 申请人:北京空间机电研究所