基于FPGA的共聚焦显微镜振镜扫描控制系统设计

为了改善激光共聚焦显微镜振镜控制板卡控制方式复杂、信号响应时间较长、匹配易出错及成本较高问题,设计一款基于FPGA的振镜扫描控制系统。系统使用FPGA作为振镜扫描控制系统的控制核心,与自主设计的硬件电路协同工作,通过FPGA直接给出振镜的工作时序控制振镜运动。观察时序仿真与振镜运动时测得的波形可知,振镜系统控制信号匹配正确、工作正常,测试Y振镜信号响应时间仅为4μs,在Y振镜信号完成时间的2%以下,满足设计要求。系统整体可调性较强,可以替代昂贵的控制板卡应用于激光共聚焦显微镜系统。

激光共聚焦扫描系统的电源设计

针对共聚焦扫描系统里的振镜,设计了一种基于ADP5071的具有独立正输出和负输出的电源系统。振镜驱动控制器要求电源输出±15 V、纹波系数小于0.3%的直流电压;根据这一要求选择合理的输入输出电容、电感等元器件,并完成电源芯片外围电路的搭建。在开关电源DC/DC模块后级联纹波抑制模块和稳压模块,实验表明升压通道达到了纹波25.05 mV、纹波系数0.167%的水平;降压通道达到了纹波24.29 mV、纹波系数0.162%的水平。结论表明,电源输出满足驱动振镜的电压要求。

基于STM32的高稳定度半导体激光器驱动系统设计

为解决便携式拉曼光谱仪进行定量分析时易受半导体激光器输出光功率以及波长稳定性影响问题,设计了一种基于STM32的高稳定度半导体激光器驱动电路系统。该系统采用高功率密度的恒流芯片TPS54200为激光器提供稳定的恒流源,采用集成温度控制芯片MAX1978对激光器工作温度进行精确控制,结合主控芯片STM32对激光器输出光功率以及工作温度进行高精度调节和控制。实验结果表明,该系统对驱动电流0~1500mA可调,电流线性度为0.17%;工作时间1小时内温度控制最大误差为0.09℃;输出的峰值光波长偏差在0.02nm以内;输出光功率范围宽,稳定性达到0.08%。该设计满足光谱仪工作要求,系统稳定性较好,对同类型激光器适用性较强。