核脉冲高速高精度峰值采样保持电路的研究

高性能峰值S/H电路是核脉冲高速高精度采集系统的关键.从准高斯波形出发,从理论上导出了核脉冲峰值S/H电路的孔径时间与脉冲成形时间的关系及ADC转换速度与脉冲计数率的关系.分析了常用脉冲峰值S/H电路的性能,给出了峰值S/H电路设计的一般原则.最后介绍了基于PKD01芯片焦化塔双能γ射线液位测量仪峰值保持器的设计.     

基于ARM的γ能谱仪的研制

介绍了一种基于ARM的γ能谱仪的研制.详细阐述了其主放大器电路、信号甄别电路与A/D转换电路.系统摒弃了传统的采样保持电路,采用高速ADC芯片进行采样,对核信号进行高速采集与数字化处理;通过对埘137Cs的能谱测量,得到较满意的效果.同时在一定的基础上体现了数字化谱仪的相关功能,在实际研究与应用中具有广泛的意义与价值.     

基于FPGA的CCD驱动模块设计

本文针对天文观测项目中导星的需求,使用全帧型的CCD探测器KAF-3200,完成了导星CCD相机的驱动模块设计。在介绍CCD芯片KAF-3200的基础上,通过使用FPGA和超低噪声的LDO实现了CCD芯片的时序电路和偏压电路,并通过示波器、ADC采样等方法对该设计进行了多次测试。测试表明该设计有着高速、低噪声、低功耗的优点,满足设计需求,并且为CCD的驱动设计提供了一种新的思路。     

GEM探测器数据采集系统设计

介绍了重心读出GEM位置灵敏气体探测器中,基于USB2.0总线的数据采集电子学设备的设计及实现.采用CYPRESS公司CY7C68013A微通讯控制器、高速ADC芯片和现场可编程芯片组成的电路板,实现了数据的高速采集、高速缓存和高速串行传输.采集速率达到20 MByte/s,满足了探测器对数据采集和传输的要求.     

数字多道脉冲幅度分析器的硬件电路设计

介绍了基于高速ADC、DSP、FPGA等器件设计实现多道脉冲幅度分析器的硬件电路。该设计提高了仪器的性能,将得到广泛应用。     

带增益的气体探测器读出ASIC的研制

设计了用于带增益的气体探测器比如GEM、RPC等读出的ASIC,实现对探测器信号的放大、成形和对后续实时采样ADC的驱动电路.电荷增益和成形时间可调,有利于探测器不同增益下性能的研究,也扩展了芯片的应用范围.由于成形电路引入的噪声变得显著,在低电荷增益下,ENC会随增益下降而增加.芯片采用Chartered 0.35μm2P4M CMOS工艺,论文介绍了芯片的详细设计和仿真结果.     

基于FPGA的核信号高速采集系统设计

低速核采集系统无法满足高精度能谱测量对核信号采集的要求。设计制作了由前端电路、高速ADC、FPGA和微控制器组成的高速采集系统。高速ADC实现核信号的最高100 MSPS离散化操作,FPGA处理实现数字核信号的高速接收、存储,并响应上位机的操作命令,实现核数据的发送等操作。通过对FPGA的静态时序分析和实时核信号的采集测试表明:该采集系统具有实时核信号的高速采集能力,可应用于高精度能谱测量场合。     

手持式单板500MHz采样率数字化多道设计

针对Cs2LiYC16:CE(CLYC)闪烁晶体、掺硼塑料闪烁体等中子/γ探测器的电流脉冲波形的甄别,需要高速数字化多道脉冲幅度分析器。采用直接耦合方式设计高速模拟前端电路,将高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)配合现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)芯片实现数字化设计,在FPGA内部实现了高速数字滤波、脉冲幅度提取、基线扣除、谱线存储与传输等功能。通过嵌入式的Power PC内核,实现替代外部控制器的复杂时序功能,并挂接通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)外设芯片实现与外部计算机的高速双向数据传输。本文还设计了低噪声、大电流的开关电源,最终实现了可脱机独立运行的手持式单板高速数字多道。通过实测数字多道的模拟前端电路大信号带宽达110 MHz,小信号带宽达200 MHz,实时采样率为500 MHz,脉冲计数通过率大于107 s-1,线性度达0.999 8,连接NaI(Tl)、掺硼塑料闪烁体、LaBr_3(Ce)等闪烁体探测器实测谱线合理,满足实际使用要求。     

BES Ⅲ触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输

介绍了BESⅢ改造工程中主触发系统与飞行时间计数器电子学系统之间的控制命令以及状态信号的远距离同步传输问题的解决方案。该电路基于高速光纤传输,采用现场可编程门阵列芯片和专用芯片,具备自动纠错和从错误中自动恢复的能力,设计可靠、灵活,通过测试证明符合北京谱仪的需求。     

BES III触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输

介绍了BES Ⅲ改造工程中主触发系统与飞行时间计数器电子学系统之间的控制命令以及状态信号的远距离同步传输问题的解决方案。该电路基于高速光纤传输,采用现场可编程门阵列芯片和专用芯片,具备自动纠错和从错误中自动恢复的能力,设计可靠、灵活,通过测试证明符合北京谱仪的需求。