基于FPGA的快速数据获取系统的研制

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongzathu
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核脉冲信号的峰值测量是核物理研究中常用实验手段,核探测信号是随机离散的快速窄脉冲,脉冲宽度为纳秒量级,高速ADC采样电路难以捕捉到窄脉冲的幅值,因此必须采用窄脉冲峰值采样保持电路将核脉冲峰值展宽,再通过ADC将脉冲幅度转换成数字量进行测量。   FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件,由于其具有高集成度、高速、可编程等优点,大大推动了数字系统设计的自动化进程,缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性,在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。   论文主要研究内容和创新点如下:   设计了基于FPGA的核脉冲信号快速数据获取系统,该系统以ALTERA公司CYCLONEⅡ作为控制处理核心。整个控制系统分为峰值保持电路,模拟-数字转换,数据存储与传输控制三大模块。   峰值保持电路模块,设计了一种适用于高速窄脉冲的有源峰值保持电路,对脉冲信号的峰值展宽时间为0.4-20us,最高可测量信号频率200KHz。   模拟-数字转换控制模块,以12位高速、低功耗ADC芯片MAX1276作为多道脉冲幅度分析器的模数转换器件,其采样速率最高可达1.8Msps。   存储控制模块,使用状态机和VHDL描述实现ADC的控制,把采集的数据送至缓冲存储器FIFO,再通过以太网接口将的采集数据送给上位计算机,扩大了数据处理、存储及输出测量结果等功能。系统仿真测试和实验表明该系统能够稳定可靠地工作。
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