专利名称：一种led光学信号采集电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于高速LED光学参数测试仪器中的LED光 学信号采集电路，适用于LED在线分选仪器中，也适用于PCI总线结 构的LED光学参数采集卡中。
技术背景
由于无法设计出高速、可靠的驱动电路，目前国内LED光电参数 测试仪器的主流产品均为离线式测试仪，因此LED光学采集大多采用 低速价廉的芯片组。控制器先将采集到的光学信号数据存入中低速数 据缓存，然后通过下位机的数字接口将数据传送到上位机，依靠高速 的上位机来完成复杂的数字运算工作，因此也无法满足现代化高速在 线测试机的要求。而目前大量使用在高速自动测试机上的在线高速测 试仪器主要依赖于进口，精度高、测试速度快，但价格昂贵。
发明内容
本实用新型的目的是针对目前国内LED测试仪器在速度及精度上 的不足，设计出高速、高可靠性的LED光学信号采集电路，以满足LED 在线测试机高速分选的需求。
为实现上述目的，本实用新型一种LED光学信号采集电路包含-CCD传感器，接收LED光学信号，经光电转换输出模拟电信号； AD转换器，输入来自CCD传感器的模拟电信号，经模数转换输出 数字电信号；
高速数据缓存单元；
DSP主控制器，和高速数据缓存单元连接，发送高速脉冲经CCD触发电路控制CCD传感器复位、曝光和光电转换，同时发送同步时钟脉 冲控制AD转换器进行模数转换，转换出来的数字电信号同步存入高速 数据缓存单元。
上述CCD传感器的输出端和AD转换器的输入端之间设有模拟电流 /电压I/V转换单元，CCD传感器采用DALSA的IL-P3-2048B线性CCD, CCD触发电路包括RST信号发生器、CR1、 CR2同步时钟脉冲驱动单元 和TCK、 PR电平转换单元，AD转换器采用Wolfson的丽8214，高速数 据缓存单元采用IS61LV51216。
随着半导体技术的飞速发展，DSP的运行速度和计算能力越来越 强，可靠性也在不断提高，利用DSP设计出来的高速时序脉冲电路为 高速数据采集系统提供了有力的保障，正是在这样的基础之上，我们 采用先进的CCD及高速AD芯片，配合高速外围数字驱动和高速数据缓 存单元，实现了 LED光电信号的高速在线采集。对实现在线的测试仪 器的国产化，实现高精尖，节约外汇，振兴民族企业有着积极的推动 作用。
本实用新型利用DALSA公司的增强性CCD传感器IL-P3-2048B，能 满足LED光学采集中高灵敏度、高分辨率、动态范围大、采样速率高、 光谱响应范围宽、延迟少、输出线性度好等诸多要求，单输出情况下， 驱动脉冲信号频率能达到40MHz;而Wolf son公司的高速RGB光学信号 转换AD芯片丽8214，在单通道模式下同样能达到40MHz的转换速率， 16位输出的转换结果完全满足系统对测试精度的要求；同时10ns缓存 速度的高速数据缓存IS61LV51216也保证了系统对数据高速缓存的要 求。在电路的硬件设计上及信噪处理上，也完全满足高速采集的要求。 采用该技术所设计出来的采集装置可以实现最快小于lms —次的高速 数据采集，这样，通过多次数据采集可以有效消除噪声，提高测试的精度，满足现代化高速高精度的生产需求。
图1为本实用新型的电路方框图2为CCD传感器IL-P3-2048B的信号连接图3为CCD传感器复位脉冲信号RST信号发生器电路图4为CCD传感器CR1、 CR2同步时钟脉冲驱动单元电路图5为CCD传感器行转移同步脉冲信号TCK及曝光积分时间控制脉冲
信号PR的电平转换单元电路图6为CCD传感器输出信号OS的I/V转换单元电路图7为CCD传感器控制信号的时序图8为AD转换器丽8214的信号连接图9为高速数据缓存单元IS61LV51216的信号连接图10为AD转换器及高速数据缓存单元的控制时序图11为DSP主控制器TMS32C55X的所需信号连接具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
如图1所示，本实用新型实施例包含CCD传感器IL-P3-2048B, RST 信号发生器，CR1、 CR2同步时钟脉冲驱动单元，TCK、 PR电平转换单 元，模拟电流/电压I/V转换单元，AD转换器丽8214，高速数据缓存 单元IS61LV51216和DSP主控制器TMS32C55X。CCD传感器IL-P3-2048B 接收LED光学信号，经光电转换输出光模拟电流信号，该光模拟电流 信号经模拟电流/电压I/V转换单元转换成模拟电压信号，再输入AD 转换器丽8214进行模数转换，DSP主控制器TMS32C55X和高速数据缓存单元IS61LV51216连接，DSP主控制器TMS32C55X发送高速脉冲经 RST信号发生器、CR1、 CR2同步时钟脉冲驱动单元、TCK、 PR电平转换 单元控制CCD传感器IL-P3-2048B复位、曝光和光电转换，同时发送 同步时钟脉冲控制AD转换器丽8214对输入的模拟电压信号进行模数 转换，转换输出的数字信号同步存入高速数据缓存单元IS61LV51216。 每一个同步时钟脉冲可以完成对一个CCD像元信号的采集，共计
2048个像元信号，加上CCD传感器固有的虚像元、暗像元，共计有2074 个同步时钟脉冲。当一个完整的光电信号采集处理完毕，DSP主控制器 TMS32C55X便能对所采集到的信号进行数据处理了 。工作具体时序见图 7和图10，图7中，I:虚像元，S:暗像元，Pixel:有效像元。
图2所示的CCD传感器IL-P3-2048B外围信号连接图中，CR1、 CR2 为同步时钟脉冲信号，TCK为行转移同步信号，PR为CCD曝光积分时 间控制脉冲信号，RST为复位脉冲信号，OS为CCD光电转换后的模拟 输出信号，信号输出时钟信号CRLAST与时钟脉冲信号CR1同步。CCD 传感器IL-P3-2048B的工作过程如下行转移同步信号TCK为高电平 时，CCD传感器的光敏单元将采集的光信号转移到相应的移位单元中。 CCD光敏单元在PR的控制下重新开始感光积分，在同步时钟脉冲信号 CR1和CR2的控制下移位单元的信号依次移出。在一个像元信号输出后 到下一个像元信号输出前，RST信号将对残余信号进行清除。控制脉冲 必须严格遵循时间相位的要求，对应时序如图7所示。
图3所示复位脉冲信号RST信号发生器电路是利用数字门电路的 延迟来实现CCD的高速复位脉冲RST信号。RST的脉冲宽度控制在10ns左右。
图4所示的电路是CR1、 CR2同步时钟脉冲信号数字驱动单元电路
图。以保证时间脉冲信号有足够的驱动电流。
图5所示的电路是利用运算放大器对系统控制脉冲TCK和PR信号 进行的电平转换，以满足CCD对信号的电平要求。
图6所示的电路是CCD输出信号OS的I/V转换单元电路图，将CCD 输出的电流信号转换成电压信号，以供后续的AD转换器进行模数信号 转换。
图8所示的电路是AD转换器画8214的信号连接图，丽8214可对 RGB三色信号进行采集，本实施例中只用了其中的一个通道，不用的通 道用电阻接地连接。丽8214为16位数字输出的AD转换芯片，低8位 和高8位的数字信号分两次输出，MCLK信号为高低位输出的时间脉冲 信号，RSMP为AD复位脉冲，VSMP为AD开始转换脉冲信号，控制的具 体相位时序见图10;通过SCK、 SDI、 SD0和0EB信号可对AD芯片进行 一些初始化的设置，以对AD的输入通道、输出信号范围等进行有效设 置，从而满足不同控制系统对信号采集的要求。
图9所示的电路为高速数据缓存单元的信号连接图，信号转换后 的数字信号通过0P0 7数据总线配合读、写、使能控制信号，按顺序 依次被写入数据缓存芯片IS61LV51216中。控制必须严格按照图10所 示的时序。
图11所示的电路为DSP主控制器TMS32C55X的信号连接图，包括 控制CCD光电信号转换所需的信号，控制AD转换的信号，读写高速数据缓存的信号。DSP主控制器提供高速脉冲控制IL-P3-2048B和WM8214 正常工作，按片外SRyVM的方式来存取IS61LV51216芯片的内容，工作 的具体时序见图7和图10。
权利要求1、一种LED光学信号采集电路，其特征在于，包含CCD传感器，接收LED光学信号，经光电转换输出模拟电信号；AD转换器，输入来自CCD传感器的模拟电信号，经模数转换输出数字电信号；高速数据缓存单元；DSP主控制器，和高速数据缓存单元连接，发送高速脉冲经CCD触发电路控制CCD传感器复位、曝光和光电转换，同时发送同步时钟脉冲控制AD转换器进行模数转换，转换输出的数字电信号同步存入高速数据缓存单元。
2、 根据权利要求1所述的采集电路，其特征在于所述CCD传感器的 输出端和AD转换器的输入端之间设有模拟电流/电压I/V转换单元。
3、 根据权利要求2所述的采集电路，其特征在于所述CCD传感器采 用DALSA的IL-P3-2048B线性CCD，所述CCD触发电路包括RST信号 发生器、CR1、 CR2同步时钟脉冲驱动单元和TCK、 PR电平转换单元， 所述AD转换器采用Wolf son的丽8214。
4、 根据权利要求3所述的采集电路，其特征在于所述高速数据缓存 单元采用IS61LV51216。
专利摘要一种LED光学信号采集电路，包含CCD传感器、AD转换器、高速数据缓存单元和DSP主控制器，DSP主控制器和高速数据缓存单元连接，发送高速脉冲经CCD触发电路控制CCD传感器复位、曝光和光电转换，同时发送同步时钟脉冲控制AD转换器对CCD传感器光电转换输出的模拟电信号进行模数转换，转换输出的数字电信号同步存入高速数据缓存单元。CCD传感器采用DALSA的IL-P3-2048B线性CCD，AD转换器采用Wolfson的WM8214，高速数据缓存单元采用IS61LV51216。本实用新型实现光学信号的高速、高精度采集，实现光学信号曝光→转换→数据处理的过程。
文档编号G01M11/02GK201413231SQ20092005262
公开日2010年2月24日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者杜海江, 肖国龙, 龚正平 申请人:中科院广州电子技术有限公司