基于ASIC的针对天文应用的超小型单CCD控制器技术研究

Some astronomical telescopes require very small and light CCD camera. To satisfy this requirement, this project plans to develop a set of mini single-CCD controller based on the two ASICs: SPA1 and CDA which are developed by the CCD Laboratory of NAOC. Two timing controllers, one is the master and the other is the slave, will be used in the system. Most circuits that affect the noise characteristics of the system have been integrated into several ASICs to make a low noise controller with the size similar to the CCD chip. We will test the ASIC controller especially compare it with the traditional discrete component controller. Furthermore, the ASIC controller will be evaluated its usage in the Nanshan 1 meters wide field of view astronomical telescope in Xinjiang observatory. The above research will provide technical basis and data support for the application of ASIC technology to astronomical observation.

为了满足某些光学望远镜对超小型CCD控制器的特殊需求，本项目拟基于国家天文台CCD实验室自主研发的两片专用集成电路：SPA1、CDA，研制一套超小型单CCD控制器。拟研制的系统将采用主从两个时序控制器的方案，将最影响系统噪声特性的电路集成为几个芯片，做成一个可紧贴CCD——横截面积与CCD平铺尺寸相当且具备低噪声特性的小立方体控制器。我们将检测控制器的性能指标，包括对ASIC控制器和传统分立元件控制器的比较分析，最后以新疆天文台南山1米大视场天文望远镜为实例对象做实测数据评估。以上研究将为ASIC技术在天文观测中的应用提供技术依据和数据支持。

某些天文光学望远镜因自身结构的特殊性，需要安装其内部的CCD相机具备尽可能小的体积。针对这种特殊需求，本项目基于自主研发的两片CCD控制器专用集成电路，研制开发了一套超小型单CCD控制器，并归纳总结了其独有的技术路线。该CCD控制器采用主从两个时序MCU的方案，将最影响系统噪声特性的电路集成为几个芯片，做成了一个可紧贴CCD的小尺寸控制器。项目先后进行了原理样机试制和工程样机优化。经过实验室检测和望远镜实测证实，该CCD控制器的综合噪声水平在2e-以下，动态范围为16bit，非线性度不大于0.5%，最多可支持16通道的单CCD工作，且通道串扰在0.01%以下。该研究为ASIC技术在天文观测中的应用提供了有效的参考依据。