面向深空探测的CCD多像元合并设计与验证

在火星矿物光谱分析仪中采用模拟4像元合并,可以使仪器应对深空探测中的复杂环境,从而达到高信噪比与高动态范围的要求。提出了一种新型CDD片上2×2像元合并的驱动方法,并验证了其输出的合理性。针对e2v CCD 47-20芯片,研究了CCD结构并设计了行方向与列方向2像元合并的方法,使之可以通过FPGA控制生成驱动波形。基于CCD片上放大器的结构,通过仿真其行方向两元输出模拟信号模型,得到了四阶梯模型。均匀光照射实验结果表明,得到的4-binning模式下CCD输出信号与仿真结果一致,验证了理论的正确性。其输出电压在600 mV以下范围内表现出了良好的线性变化趋势,证明该方案的合并结果是精确可靠的。