完成基于ICX285和ICX205两种CCD的兼容性电路设计

设计主要实现了ICX285和ICX205两种CCD公用一块电路驱动板的问题。

众所周知，不同型号的CCD，由于其管教定义、接口时序都不同，因此驱动部分都不一样，很难做到公用一套电路板，但是ICX285和ICX205两款CCD有很多共性，完全能够实现这一功能。我最好于2年前就考虑过这个问题，之前老的思路是，主要设计ICX285的成像电路，然后再做一块小的转接电路板，与ICX285的电路对接，实现ICX205 CCD的驱动。这个设计思路是没有问题的，虽然没有实际作出ICX205的转接板做实际测试，但是经前段时间的技术验证，是可行的。

而新的设计思路是，取消转接板设计，直接将ICX285和ICX205的两个CCD的封装，全部画在一块驱动板上，需要用哪个CCD，直接插拔更换就可以了，节约了成本的同时，操作简便。

首先来说下IC285和ICX205的区别与相似性：

相似性：

1. 分辨率相同，都是140万像素，有效分辨率1392*1040；

2. 驱动时序相似，虽然ICX285的垂直驱动时钟个数较ICX205多了3个，但是电路上是可以做到想通的，水平驱动时钟都是一样的；

3. 供电及驱动电压相似，ICX285需要+15V和-7V供电，ICX205需+15V和-8V供电，都可以用同一个电源电路设计实现。

4. 虽然ICX285的所用的垂直驱动器驱动能力是ICX205手册中使用的垂直驱动器驱动能力的2倍，但是采用大驱动能力的驱动器，完全可以驱动小负载器件。

区别：

1. 两款CCD的灵敏度不同，ICX285采用的是“EXview HAD”技术，灵敏度较采用“HAD”技术的ICX205要高很多。

2. ICX285的饱和信号幅值可达到1V多，而ICX205的饱和信号幅值只有0.5V左右。

3. 管教定义不同，但是功能相似。

4. 管教封装尺寸不同，ICX285是20脚，2.54间距。ICX205是20脚1.778间距。

5. 成像区尺寸不同，ICX285像素尺寸为6.45um，成像区尺寸2/3英寸。而ICX205像素大小为4.65um，成像区尺寸为1/2英寸。

6. 两种CCD价格不同，ICX285全新原装要3000RMB左右，而ICX205则只有400RMB以内。

针对以上技术要点，初步设计了一款可以同时使用ICX285和ICX205两款CCD的驱动电路，电路实际性能参数如下：

1. USB2.0高速传输接口；

2. USB口供电，兼容外部5V独立供电。

3. USB同步传输，数据传输率达16MHz。

4. 两款CCD，像素时钟为16M，帧率约8fps。

5. 采用12bit 量化ADC，8bit to PC。

6. 积分时间，增益，箝位功能可用户手调。

7. 功耗约300mA 1.5W。

8. 电路尺寸为直径75mm圆形，分为CCD板和FPGA板，两板采用堆叠结构。

9. CCD芯片均采用插座，插接到电路板上，方便调试。

10. 增设了重要信号的测试点，方便调试和观看时序波形。

电路实物如下所示：

由于ICX285和ICX205两款CCD的驱动时序略有差异，所以在ICX285的驱动时序基础上稍加改动了驱动时序，即可实现ICX205 ccd的驱动。下面是ICX205 CCD的帧转移和行转移时序，较ICX285相似，而水平读出时序，可详见我的博客中有关ICX285的电路设计部分。

编写好了驱动程序，下一步就是要看具体的图像质量了。由于没有机械外壳，所以就用报废的电路板做了一个简单的镜头夹具，用作测试使用。这个夹具也可用万用板来做，将万用板剪裁成合适的大小，然后中心开孔，再在孔上用AB胶粘结一个C口的镜头环。这样就做好了镜头板了。然后找一个黑海绵，也是中间挖孔，挖孔的目的是：孔可以实现CCD通过镜头成像，而孔不要开的太大，防止漏光。最后将海绵遮挡在CCD和镜头夹具之间就可以了。

最后就是终极开光测试了，下载了驱动程序和USB固件之后，通好USB电缆，用自己编写的简易的图像采集demo，采集实时图像数据。由于是从ICX285的电路基础上衍生出来的电路，所以综合性能和图像质量，可参考以前设计的ICX285电路效果。这里主要展示一下搭载了ICX205 ccd后的实际成像效果。

外景目标，目标距离约60m，可以看清车牌号，小摩托竟然有两个拍照，原始的bmp图片，看着非常清晰。

室内目标，目标距离约3m，聚焦点是电话盒上的“GAOKE高科”几个字。

室内目标，目标距离约1m，看酒精瓶和钙片瓶。

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