【正文】 輸出、輸入端連接匹配電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的目的。(3)信號(hào)線的設(shè)計(jì) 信號(hào)線應(yīng)看成是傳輸線，如果信號(hào)線之間的阻抗不匹配，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)在信號(hào)線上產(chǎn)生很大的反射。尤其是管腳較多、功耗較大的器件周圍應(yīng)多放幾個(gè)小電容。為消除多種頻率成分造成的開(kāi)關(guān)噪聲，可以主線上放盡量多的且容量不同的電容。本文采用了兩層線路板，上層主要布置各元器件，下層主要布地。為抑制噪聲干擾，在本系統(tǒng)中主要采取了以下幾個(gè)措施：(1)采用多層電路板 為了有效地減小干擾可以采用增大布地面積的方法，電路板的布線難度隨著各種元器件的小型化、封裝密集化而增加，使用多層電路板可以讓電源和地的布線變得更簡(jiǎn)單。噪聲干擾有來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，如線路本身產(chǎn)生的噪聲干擾或在高頻條件下的有源器件，更主要的是來(lái)自系統(tǒng)外部的無(wú)線電干擾、供電干擾和靜電干擾等等。用串聯(lián)電阻的方法來(lái)降低電路信號(hào)邊沿的跳變速率且盡量讓時(shí)鐘芯片周圍的電動(dòng)勢(shì)為零等原則來(lái)繪制原理圖。圖38 整體電路的PCB板當(dāng)系統(tǒng)的核心器件及功能全部實(shí)現(xiàn)之后即可開(kāi)始對(duì)電路的抗干擾和安全性進(jìn)行提高。開(kāi)始初始化CXD3500R初始化CXA3106R初始化CXA2111R收到PC指令指令解析功能執(zhí)行否是圖37 控制程序流程圖系統(tǒng)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求執(zhí)行，使用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)對(duì)各寄存器讀寫(xiě)的程序，一定要注意芯片的初始順序的要求，程序執(zhí)行流程圖如圖37所示。SPI是一種只占用四根線的全雙工、高速的同步通信總線，節(jié)約了芯片管腳，這種簡(jiǎn)易特性使得越來(lái)越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。(2) SPI總線： 串行外圍接口設(shè)備SPI總線技術(shù)是Motorola公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一種同步串行接口的三線同步總線。下面對(duì)于兩種通信方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：(1) 12C總線：12C總線是由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的連接微控制器及其外圍設(shè)備的兩線式串行總線，是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛使用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。 軟件設(shè)計(jì)利用AT89S52來(lái)設(shè)置CXA2111R、CXA3106AQ和CXD3500R的寄存器值。在本電路系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)控制電路中各個(gè)芯片進(jìn)行寄存器值的設(shè)置是利用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成的，包括CXA3106AQ、CXA2111R及CXD3500R，通過(guò)這樣的方式來(lái)調(diào)整芯片的工作模式、伽瑪校正、放大倍數(shù)以及計(jì)數(shù)器設(shè)置等功能。 數(shù)字同步信號(hào)處理AT89S52是一種具有8K系統(tǒng)可編程的Flash存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，其優(yōu)點(diǎn)是高性能、低功耗，且與工業(yè)80C51產(chǎn)品引腳和指令能完全兼容，可在常規(guī)編程器中使用。時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器CXD3500R接收到行同步信號(hào)Dsync、基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK及場(chǎng)同步信號(hào)Vsync之后，按照其內(nèi)部固定時(shí)序生成模式，會(huì)產(chǎn)生包括場(chǎng)開(kāi)始信號(hào)VST、行開(kāi)始信號(hào)HST以及場(chǎng)掃描時(shí)鐘信號(hào)VCK與行掃描時(shí)鐘差分信號(hào)HCKHCK2等掃描時(shí)鐘。圖36 SVGA模式下的工作時(shí)序圖將CXA3106AQ產(chǎn)生的外部同步信號(hào)MCLK輸給CXA2111R作為像素采樣時(shí)鐘。表31 倍率與基準(zhǔn)時(shí)鐘模式分辨率FSYNC/kHZFCLK/MHZ計(jì)數(shù)器設(shè)置Cl/μFR1/ΩVGA80060010563300CXD3500R芯片產(chǎn)生SVGA、XGA等視頻信號(hào)和NTSC、PAL等電視信號(hào)所需的掃描控制時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)外部SPI通信接口可以控制其工作模式。 CXA3160AQ是內(nèi)部有振蕩器和計(jì)數(shù)器的鎖相環(huán)控制器，如表31所示計(jì)數(shù)器設(shè)置倍率可以通過(guò)寄存器設(shè)置值來(lái)給出。如圖35(a)所示是反轉(zhuǎn)前的視頻信號(hào)，圖35(b)是去掉了直流偏置電壓的反轉(zhuǎn)后的視頻信號(hào)。首先將整個(gè)INVOUT輸出的視頻信號(hào)抬升1V，可以將FRP信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)成2V。反轉(zhuǎn)操作是圍繞著約為7V的中心電壓SIGCEN來(lái)進(jìn)行的，中心電壓也等于公共電極電壓VCOM，如圖34所示為其信號(hào)間的關(guān)系。為防止液晶屏的老化，采用方向交替變化的交流電場(chǎng)作為驅(qū)動(dòng)方式，在CXA2111R芯片內(nèi)部建立反轉(zhuǎn)放大器，從而避免液晶分子的偏轉(zhuǎn)方向總是不變。鉗位伽瑪校正增益控制驅(qū)動(dòng)至下一級(jí)鉗位脈沖控制控制圖33 CXA2111R對(duì)信號(hào)的處理流程 ~，~，通過(guò)對(duì)以上兩個(gè)參數(shù)的合理設(shè)置，~，滿足輸入下一級(jí)電路的要求。通過(guò)伽瑪校正可以調(diào)節(jié)不同灰度位置的增益大小、改變?cè)鲆媲€，從而來(lái)保證圖像無(wú)失真。如果想要無(wú)失真的重現(xiàn)光學(xué)圖像，就必須讓液晶屏輸入灰度與輸出灰度成線性關(guān)系，也就是說(shuō)視頻信號(hào)的傳輸特性曲線為線性，這由CXXA2111R的伽瑪校正來(lái)決定。(a) (b)圖32 輸入的灰度及其對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形 (a)輸入的灰度；(b)視頻信號(hào)波形圖如圖33所示是視頻信號(hào)進(jìn)入CXA2111R中的處理過(guò)程。 整個(gè)SLM驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)主要有六個(gè)電路模塊，分別是輸入緩沖器、驅(qū)動(dòng)電路陣列、控制電路、偏置生成電路、DAC陣列以及DAC緩沖器。行移位寄存器、門(mén)電路和CMOS采樣保持電路構(gòu)成行方向驅(qū)動(dòng)器；行方向觸發(fā)信號(hào)到來(lái)時(shí)會(huì)依次選通該行的每個(gè)像素，每一行的視頻信號(hào)在掃描進(jìn)行位寄存器之后再將視頻信號(hào)添加到液晶像素上；而場(chǎng)移位寄存器、使能端和緩沖器則構(gòu)成場(chǎng)方向驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)場(chǎng)方向觸發(fā)信號(hào)到時(shí)，液晶屏上一行顯示像素的使能端將會(huì)被場(chǎng)方向驅(qū)動(dòng)器打開(kāi)，這樣一來(lái)行移位寄存器中存儲(chǔ)的一行視頻信號(hào)就會(huì)被平行地送入該行的液晶分子上，逐行掃描，從而實(shí)現(xiàn)全畫(huà)幅的控制。(2)視頻信號(hào)：共6根信號(hào)線，顯示的內(nèi)容是通過(guò)信號(hào)線來(lái)輸送的。液晶屏內(nèi)置去串?dāng)_、行列驅(qū)動(dòng)器、鬼像電路以及圖像上/下、左/右反轉(zhuǎn)功能。 液晶屏顯示模塊介紹本文采用的是SONY公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)CX026BLT的多晶硅薄膜晶體管液晶屏來(lái)制作空間光調(diào)制器系統(tǒng)，如圖31所示為薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管顯示器(TFT LCD)示意圖。然后詳細(xì)介紹了空間光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電路的作用及各部分組成，根據(jù)選擇的液晶屏設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路中的寄存器設(shè)置過(guò)程及軟件的編寫(xiě)進(jìn)行了分析。 第三章 液晶空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)空間光調(diào)制器系統(tǒng)的工作過(guò)程是接受來(lái)自計(jì)算機(jī)的顯卡輸出，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將視頻信號(hào)顯示在晶體管液晶屏上，這整個(gè)系統(tǒng)由硬件和軟件部分組成[20]。本文中選用的是液晶來(lái)制作調(diào)制器，液晶的分辨率并不高，因而決定制作電尋址空間光調(diào)制器。然而光尋址空間光調(diào)制器的像素大小主要是受光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的限制，如果成像系統(tǒng)分辨率不高，那么制成的空間光調(diào)制器成像就會(huì)比較模糊。然后簡(jiǎn)單介紹了液晶空間光調(diào)制器的原理和分類，對(duì)電尋址液晶空間光調(diào)制器的主要兩類也做了一個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)明。這種液晶光閥對(duì)于一般的液晶光閥來(lái)說(shuō)有一個(gè)很大的突破，那就是響應(yīng)速度提高了很多，在室溫下，其響應(yīng)時(shí)間可縮短至180ns，而且反差也有很大的改善，一般在室溫下可達(dá)到1500：1[17~19]。這樣一來(lái)將適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)加在兩組柵條電極上，就可以分別控制每個(gè)像素的透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光波的調(diào)制。CCD通過(guò)改變電荷分布來(lái)改變電極電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光波的二維調(diào)制[16]。每個(gè)MOS單元中存儲(chǔ)著一定的可以作為信息的電荷。SLM寫(xiě)入（電）信號(hào)讀出光輸出光SLM寫(xiě)入（電）信號(hào)讀出光輸出光(a)(b)SLM寫(xiě)入光輸出光SLM (c)寫(xiě)入光讀出光輸出光 (d) 圖26空間調(diào)制器示意圖 (a)透射型電尋址 (b)反射型電尋址(c)透射型光尋址 (d)反射型光尋址常見(jiàn)的電尋址液晶空間光調(diào)制器有兩種：一種是矩陣尋址式液晶光閥，另一種是電荷耦合器尋址式液晶光閥。此外，由于縮小電極尺寸有一個(gè)限度，而電尋址傳遞信息是通過(guò)條狀電極來(lái)完成的，因此像素尺寸也有限度，即有一個(gè)分辨率極限。(2) 電尋址時(shí)像素是由一對(duì)相鄰的行電極和一對(duì)相鄰的列電極之間的區(qū)域構(gòu)成的。光尋址是一種并行的尋址方式，這種方式的特點(diǎn)是尋址速度最快，所有像素的尋址幾乎是同時(shí)完成的，并且理論上來(lái)說(shuō)像素的大小只受尋址光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的限制。空間光調(diào)制器一般按照讀出光的讀出方式不同，可以分為反射型和透射型，而按照輸入控制信號(hào)的方式不同又可分為光尋址和電尋址（ 圖26）。在寫(xiě)入光強(qiáng)度較低時(shí)，光導(dǎo)體的電阻很高，電壓幾乎都加在光導(dǎo)層上，液晶層上電壓降很小。最常見(jiàn)的空間光調(diào)制器是液晶光閥(LCLV)，其原理圖如圖25所示?？臻g光調(diào)制器含有很多排列成一維或二維陣列的獨(dú)立單元，各個(gè)單元都可以完全獨(dú)立地在電學(xué)信號(hào)或者光學(xué)信號(hào)的控制下，利用各種物理效應(yīng)（聲光效應(yīng)、泡克耳斯效應(yīng)、半導(dǎo)體的自電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、光折變效應(yīng)、克爾效應(yīng)等）來(lái)改變光學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制的目的。(6) 混合場(chǎng)效應(yīng) 混合場(chǎng)效應(yīng)，其實(shí)就是指電致雙折射效應(yīng)與扭曲效應(yīng)的結(jié)合。另一些晶體，光矢量平行于分子長(zhǎng)軸時(shí)，吸收某波長(zhǎng)的光，與長(zhǎng)軸垂直時(shí)，吸收另外波長(zhǎng)的光。當(dāng)施加一定值的外電場(chǎng)后，大部分分子會(huì)沿外場(chǎng)排列，分子團(tuán)排列不再是原有的膽甾型，而是變成接近于垂直排列的向列型液晶，這時(shí)液晶盒時(shí)透明的[13]。(a) (b)圖24 液晶的扭曲 (a)液晶盒不加電壓時(shí) (b)液晶盒加電壓時(shí)(4) 相變效應(yīng)相變效應(yīng)是指因磁場(chǎng)或電場(chǎng)作用發(fā)生的膽甾相—向列相變的電光效應(yīng)。,此時(shí)偏振方向垂直于檢偏器的偏振方向，光波恰好完全不能通過(guò)。如圖24(a)所示，入射光自左垂直入射到不施加電壓的液晶盒時(shí)，在液晶盒內(nèi)，起偏器P產(chǎn)生的線偏振光的偏振方向始終與液晶分子的長(zhǎng)軸方向平行。(3) 扭曲向列效應(yīng)液晶盒的結(jié)構(gòu)如圖24所示，基片B1和B2經(jīng)過(guò)摩擦定向處理使得摩擦預(yù)定方向互相垂直，從而基片內(nèi)表面的液晶分子可以沿著預(yù)定的互相垂直的方向排列。由于液晶具有電致雙折射效應(yīng)，因而可以通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)調(diào)制液晶產(chǎn)生不同的相位。之間。外場(chǎng)的大小和液晶分子間、液晶分子與基片表面間作用力決定了分子長(zhǎng)軸的偏轉(zhuǎn)方向，其值在0176。 一般來(lái)說(shuō)，在向列扭曲液晶盒兩端加上偏振方向互相垂直的偏振片，在不施加電壓的情況下，輸出光為零。當(dāng)施加一個(gè)電壓在液晶盒兩端時(shí)，液晶分子在電場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生極化。因此一束光入射時(shí)既產(chǎn)生e光，也產(chǎn)生o光，即是說(shuō)光在液晶中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生雙折射。這和液晶分子垂直于界面，入射光沿某一角度入射的情況相同。圖23(d)表示的是入射光只含有與紙面平行的偏振光，其振動(dòng)方向與光線、光軸組成的平面平行，是e光即非常光，這時(shí)的光線有偏轉(zhuǎn)角。圖23(c)中，入射光是只含有偏振方向與紙面垂直的偏振光。如圖23(b)所示，光沿著光軸入射，光的傳播方向同樣不會(huì)改變。 (a) (b) (c) (d)圖23 射入液晶的光線的前進(jìn)方向 (a)垂直入射均勻介質(zhì) (b)垂直入射液晶 (c)垂直紙面的偏振光入射液晶 (d)平行紙面的偏振光入射液晶 液晶是光學(xué)各向異性的物質(zhì)，分子軸平行與垂直兩個(gè)方向上的折射率是不同的，液晶分子軸即是光軸。實(shí)際應(yīng)用中，加一個(gè)臨界頻率的電場(chǎng)就可以擦除動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)的記憶[12]。撤除外電場(chǎng)時(shí)，某些液晶的動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)不會(huì)立刻消失，而是會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，這種現(xiàn)象被稱為具有記憶功能。本文討論的空間光調(diào)制器主要利用了電光效應(yīng)中的電控雙折射效應(yīng)，即在電場(chǎng)作用下液晶指向矢方向會(huì)發(fā)生變化的效應(yīng)。液晶分子的雙折射特性，使得液晶盒顯現(xiàn)出許多獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，如光散射、光干涉和旋光等[11]。液晶分子又具有電導(dǎo)各向異性和介電各向異性的電學(xué)特性，因而液晶分子的排列狀態(tài)會(huì)隨著外電場(chǎng)發(fā)生變化。 (a) (b) (c)圖22 液晶相列彈性形變圖 (a)展曲 (b)彎曲 (c)扭曲 液晶的電光效應(yīng) 液晶的電光效應(yīng)是指液晶的光學(xué)特性會(huì)在外電場(chǎng)的作用下發(fā)生改變。 液晶內(nèi)部發(fā)生的彈性形變一般有三種基本形式（圖22）：展曲(splay)、扭曲(twist)和彎曲(bend)。 液晶分子的排列主要受三個(gè)力的作用：分子間作用力、外力以及界面力。 液晶的連續(xù)體理論