多適應參數(shù)可調前端控制器研制.ppt

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1、多適應參數(shù)可調前端控制器的研制郝德建2011-7-5背景、目的和意義提綱基礎理論設計思路結果展望1234521、背景、目的和意義背景：我們實驗室要搭建一套數(shù)字化核信號獲取和處理平臺進行數(shù)字核儀器理論和實現(xiàn)的研究現(xiàn)有條件：探測器：半導體探測器(碲鋅鎘CZT、高純鍺HPGe)閃爍體探測器(NaI、塑料閃爍體、液閃)數(shù)字化儀：PCI9820數(shù)據(jù)采集卡31、背景、目的和意義半導體探測器輸出信號幅度一般為10--40mV閃爍體探測器輸出信號幅度一般為300--500mVPCI9820數(shù)采卡輸入信號幅度為±1、±5V可調1、探測器輸出信號幅度與PCI9820輸入幅度不匹配直接連接會

2、引起很大的量化誤差2、不同探測器輸出信號特點不一樣，需要設計具有多適應性的裝置來連接不同探測器與PCI9820數(shù)采卡因此我們設計了多適應參數(shù)可調前端控制器41、背景、目的和意義模擬信號數(shù)字信號量化誤差提高ADC性能成本高、不易實現(xiàn)對后續(xù)設備也有較高要求采用前端控制器對信號進行預處理51、背景、目的和意義1、適應不同類型的核探頭(阻容反饋和開關復位式)2、對輸出信號進行適當放大，減小量化誤差，提高波形數(shù)字化精度，提升系統(tǒng)整體性能前端控制器的功能：62、基本理論核信號數(shù)字化引入的量化誤差模擬信號有限位的二進制數(shù)列離散ADC量程與位數(shù)量化量化誤差放大脈沖幅度提高ADC變換精度2

3、、基本理論7增益的確定：2、基本理論分析核信號堆積特點，計算堆積概率信號堆積輸出幅度（輸入數(shù)采卡的幅度）增益確定數(shù)采卡最大輸入幅度83、設計思路設計標準：設計成單寬NIM插件兩個輸入端，以適應不同成形電路的探測器幅度增益可調，以適應不同輻射計數(shù)率及不同ADC變換量程的要求前端控制器的硬件原理框圖93、設計思路CPLD狀態(tài)機計數(shù)器清零，開啟；輸出信號通道關閉；撥碼開關清零。讀取增益按碼開關狀態(tài)，查表配置增益、控制數(shù)字電位器；讀取輸入通道標志，配置輸出狀態(tài)，切換通道；工作狀態(tài)103、設計思路電源轉換單元通過超低壓差調壓器LM1085和LT1185進行轉換將NIM機箱提供的電源

4、轉換為±5V、3.3V為相應器件供電輸入選擇單元通過開關控制CPLD實現(xiàn)本設計采用兩通道輸入，一路適用于阻容反饋式前放，一路適用于開關復位式前放。采用先放大后切換的方式，減小輸出通道切換對小信號產(chǎn)生的干擾CPLD控制單元包括復位控制、LED指示燈控制、輸出切換單元控制和數(shù)字電位器控制本設計的核心是通過調節(jié)撥碼開關來控制CPLD，使CPLD輸出一組數(shù)字編碼來確定數(shù)字電位器的阻值，從而確定出放大線路的放大倍數(shù)通道切換單元通過CPLD控制復選開關來實現(xiàn)114、結果放大電路仿真結果理論值A：49仿真值A:47.26124、結果CPLD控制單元仿真結果數(shù)字電位器讀寫時序135、展望

5、軟件、硬件進一步調試前端控制器小型化、集成化（集成在探測器系統(tǒng)中）功能多樣化（加入簡單的信號成形、重建算法）14敬請批評指正!Thankyou！