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FPGA数字核脉冲分析器硬件电路

2022-05-20 12:25分类:电路图 阅读:

 

  文中明确提出一种根据FPGA 的数据核单脉冲解析器硬件开发计划方案,该计划方案选用当场可编程逻辑构件(FPGA),进行数据多道脉冲幅度检测仪的硬件开发。用QuartusⅡ手机软件在FPGA 服务平台上完成了数据核单脉冲的力度获取并转化成能谱仪。在这个基础上根据电路原理创建了智能化能谱仪精确测量试验设备,评测了137Cs的能谱仪,精确测量結果与同样情况下的仿真模拟能谱仪的评测谱彻底符合。由此证明根据FPGA 的数据多道脉冲幅度解析器硬件开发方法的恰当行得通,具备应用性。

  多道脉冲幅度检测仪和放射线能谱仪是核检测与和技术中较常用的仪器设备。二十世纪90年代海外就早已发布了根据快速核单脉冲波型取样和数字滤波成形技术性的新式多道能谱仪,使智能化变成单脉冲能谱仪发展趋势的关键方位。中国谱仪技术性很多年来一直滞留在仿真模拟技术实力上,智能化能谱仪精确测量技术性仍处在方式科学研究环节。为了更好地达到持续上升的性能卓越能谱仪要求,急需解决研发一种智能化γ能谱仪。根据核单脉冲检测仪表明在显示屏上的核能发电谱协助大家掌握核物质的放射性物质的水平。

  图1即是总体方案设计框架图,探测仪輸出的核差分信号经前面电源电路简易调养后,经单端转差分信号,由采样频率为65 MHz 的快速ADC 在FPGA 的调节下开展模/数变换,进行核单脉冲的智能化,并利用数据核单脉冲解决优化算法在FPGA 内产生核能发电谱,核能发电谱数据信息可根据16 位并行接口传送至别的谱数据处理方法终端设备, 也可根据LVDS/RS 485接口完成远程控制传送。尤其须要特别注意的是,因为快速AD 外置,调养电源电路应当达到宽带网络、快速,且电源电路主要参数可以动态性调节的必须 ,以满足不一样种类探测仪輸出的数据信号,进而能够更好地充分发挥智能化技术性的优点。

  前面电源电路

  前面电源电路由单端转差分信号和快速ADC 电源电路构成。差分电路因为其优良的抗共模干扰工作能力而运用普遍。因为调养电源电路輸出的差分信号为单旋光性数据信号,若立即送进ADC,将损害一半的采样率。设计方案中在运算放大器中添加一个适度的偏置电压,将单旋光性数据信号转化成双旋光性数据信号后再送进ADC,以确保采样率。将数据信号由单端转化成差分信号的与此同时,开展抗混叠过滤解决,进行网络带宽的调节。

  本设计方案应用AD9649 - 65 快速ADC 完成核单脉冲的模/数变换,AD9649为14 位并行处理输入输出的快速模/数转化器,具备功能损耗低、规格小、动态性特点好等优势。当数据信号从探测仪根据调养电源电路,过差分信号转单端电源电路后,以音频信号的方式进到ADC, 在差分信号数字时钟的调节下,转化成14 位数据信息,进到FPGA.该快速A/D 在外界FPGA 的调节下对数据信号完成取样。随后将取样后的模拟信号送进FPGA 中完成数据核单脉冲的力度获取。图2 为A/D 变换的电路原理图,AD9649在差分信号数字时钟的同歩下进行A/D 变换,D0~D13为14个合理輸出数据位。

  FPGA

  现阶段世界各国多道脉冲幅度剖析的智能化完成具体有2种计划方案:纯DSP 计划方案、DSP 可编程控制器元器件计划方案。文中将充分运用FPGA 的并行计算优点,在片式FPGA集成ic上完成核单脉冲的收集与数据核单脉冲解决优化算法,经Quar-tus-Ⅱ手机软件模拟仿真与综合性,文中采用EP3C40 FPGA 集成ic完成多道解析器的智能化作用。

  通信接口设计方案运用了LVDS 和RS485二种远距离传输数据插口,用以完成核能发电谱数据信息的远距离传送。LVDS 即低压音频信号,是一种能够完成点到点或一点对多一点的联接,具备功耗低,低错误差,低串扰,低噪音和减反射膜等特性。LVDS 在对信号完整性、地颤动及共模特点规定较高的体系中取得了更加普遍的运用。图3为低压、最大数据信息传输率为655 Mb/s 的LVDS 通信接口。

  根据FPGA 的数据核单脉冲解析器硬件开发计划方案。该方法在片式FPGA 中完成了多道脉冲幅度的数字化剖析作用,根据手机软件作用模拟仿真和具体运作,表明了数据多道脉冲幅度解析器硬件开发的可行性分析,将FPGA 运用到数据能谱仪检测系统能充分运用其并行计算优点,并能有效的减少硬件配置电路原理的复杂性。

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