下载文档原格式
基于FPGA的多通道ADC采集及DAC回放设计苏宁馨【摘要】在电子通信以及自动化等应用领域中,系统终端信号多以模拟量的形式直观存在并使用,因此模拟量采集和回放电路的设计尤为重要。
由于各系统对采集数据的速度、精度和可靠性指标的要求不同,现提出一种基于FPGA的多通道ADC模拟量采集及DAC回放电路的设计。
重点介绍了以5CEFA2F23CB规格的FPGA作为核心处理器,以VerilogHDL语言实现的采集和回放电路的设计过程,并分别采用SignalTap逻辑分析仪和示波器对数据进行捕获、分析和验证。
系统运行稳定可靠,功能完整实现,效率和精度高,可扩展性强。
【期刊名称】《太原学院学报：自然科学版》【年(卷),期】2019(037)001【总页数】6页(P60-65)【关键词】FPGA;ADC模拟量采集;DAC回放;SignalTap逻辑分析仪【作者】苏宁馨【作者单位】[1]安徽新华学院,安徽合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言电子通信行业的蓬勃发展,带动了自动化、航天航空、电子制造等产业的革新。
在各产业系统终端数据的观察中,信号多以模拟量的形式直观存在并应用。
围绕系统终端模拟量采集的工作,行业上和技术上也提出了很多种方法和尝试,近年来模拟量采集电路的设计多以数模转换集成电路的形式出现,在机载系统和航天航空领域也逐渐提出了基于PLC、STM32的方式方法和尝试[1]。
由于不同系统存在环境的差异性,对多通道模拟信号采集数据的速度、精度、系统的稳定性的衡量和要求都有所不同,这就使得对采集系统提出了更高的要求。
为满足数据采集存储的可靠指标以及不同环境下的采集要求,现提出一种基于FPGA的多通道ADC模拟量采集及DAC回放电路的设计。
该电路可通过软件算法提高采集精度,并保证系统硬件电路运行的稳定性和可靠性,应用领域也得到了很好的扩展[2]。
1 系统开发工具及总体设计基于FPGA的多通道ADC模拟量采集及DAC回放设计,系统硬件部分采用Altera 公司现下最为流行的一款FPGA(Cyclone Ⅴ系列的5CEFA2F23CB核心处理器);模拟量采集部分选择ADC084S021 作为主要元件;回放部分则采用 DAC084S085 作为模拟信号回放输出。
基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器研究摘要本文研究了一种基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器。
首先，本文介绍了核辐射脉冲信号的基本概念和特点，包括脉冲宽度、幅度、频率等。
接着，本文阐述了基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器的设计方法，包括硬件设计和软件设计。
硬件设计包括FPGA芯片的选择、电路设计和调试等；软件设计包括VHDL语言编写、模块设计和功能仿真等。
最后，本文通过实验验证了该发生器的性能和可靠性，并指出了未来研究的方向和挑战。
引言核辐射脉冲信号发生器是一种能够产生核辐射脉冲信号的仪器，广泛应用于核物理、医学、安全等领域。
传统的核辐射脉冲信号发生器通常采用模拟电路实现，存在着电路复杂、调试困难、稳定性差等问题。
随着FPGA技术的不断发展，基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器逐渐成为研究的热点。
FPGA具有高度的可编程性和可重复性，能够实现复杂的逻辑电路，具有体积小、重量轻、可靠性高等优点。
因此，研究基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器具有重要的理论意义和实际应用价值。
基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器设计基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计主要包括FPGA芯片的选择、电路设计和调试等；软件设计主要包括VHDL语言编写、模块设计和功能仿真等。
2.1 硬件设计硬件设计是实现基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器的基础。
在硬件设计中，我们选择了Xilinx公司的Virtex-5 FPGA 芯片，该芯片具有高度集成、高性能、低功耗等优点，能够满足我们的设计要求。
同时，我们设计了包括电源电路、时钟电路、复位电路、数据采集电路等外围电路，实现了完整的硬件系统。
2.2 软件设计软件设计是实现基于FPGA的核辐射脉冲信号发生器的核心。
在软件设计中，我们采用了VHDL语言编写程序，实现了包括脉冲宽度调整、幅度调整、频率调整等模块。
同时，我们采用了MATLAB软件对生成的核辐射脉冲信号进行了仿真和验证。
基于FPGA的数字多道梯形成形算法的实现王晓帆;任家富;操礼志;张俊文;谢加鹏;石维;郭兰芳【摘要】核能谱测量技术在核技术和核物理实验中有着非常广泛的应用，多道脉冲幅度分析技术是核能谱测量的关键技术。
针对数字化多道脉冲幅度分析器的要求，研究并实现了数字化多道中的梯形成形算法。
对梯形成形算法从数学理论上进行论证，并在MATLAB中进行仿真。
采用FPGA作为核心芯片对该梯形成形算法进行建模，并通过modelsim进行仿真，实现了数字化多道中的梯形成形算法。
该算法可以减少白噪声的干扰，有利于提高系统的性能，具有一定的意义和价值。
%Nuclear energy spectrum measurement technology has a very wide range of applications in nuclear technology and nuclear physics experiments.Aiming at the requirement of digital multi-channel pulse amplitude analyzer,the paper studies and realizes the ladder shaped algorithm in the digital multi-channel. The formation algorithm of the ladder is demonstrated from the mathematical theory and Simulation in MATLAB.FPGA is used as the core chip to model the trapezoidal shaping algorithm,and through the simulation of Modelsim,the trapezoidal shaping algorithm is realized.The algorithm can reduce the interference of white noise,and it is beneficial to improve the performance of the system,which has a certain significance and value.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】3页(P28-30)【关键词】数字化多道;梯形成形算法;FPGA【作者】王晓帆;任家富;操礼志;张俊文;谢加鹏;石维;郭兰芳【作者单位】成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059;成都理工大学，四川成都，610059【正文语种】中文【中图分类】TN713+.7核能谱测量技术已呈现数字化趋势，数字化的核能谱仪的处理速度快，抗干扰能力比较强，滤波和成形是数字化核能谱测量技术的重要环节。
基于AD7634的多道脉冲幅度分析器设计摘要：本文介绍了一种基于ad7634芯片的多道脉冲幅度分析器的设计，介绍了硬件的基本原理与adc芯片ad7634的性能指标。
关键词：adc 多道死时间中图分类号：tn78 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）01-0158-021 引言随着核技术的发展，核技术在各个领域的应用越来越广泛，特别是在医疗和工业领域的应用，核技术具有其独特而不可替代的优势。
而进行核技术研究，多道脉冲幅度分析器是必不可少的工具。
实验室状态下使用的多道脉冲幅度分析器，目前种类比较多，功能也比较齐全，性能指标也比较高。
但是，如果要将多道脉冲幅度分析器应用到工业现场中，那么实验室用的多道脉冲幅度分析器就不一定非常适用了。
本文介绍了一种基于ad7634芯片的工业用多道的设计，该多道具有性能指标高、使用简单、成本低等特点，很适合在现场的应用。
2 原理介绍多道脉冲幅度分析器的作用主要是对核探测器的输出信号进行幅度和计数信息进行分析。
正常情况下，探测器的前置放大器输出信号直接接入多道脉冲幅度分析器的输入端，多道脉冲幅度分析器需要对信号进行整形处理，然后再对单个信号进行幅度分析。
本设计是一款模拟多道，其工作原理也同样是这样的过程。
本设计的系统框图如图1所示，整个系统由放大整形电路、甄别电路、控制电路、adc电路、dac电路、cpu系统电路、数据存储电路、数据通信电路几部分组成。
探测器的前置放大器输出信号直接进入探测器的整形放大电路，对于模拟多道脉冲幅度分析器来说，这几部分是必不可少的。
3 硬件系统设计3.1 整形放大电路核探测器输出信号的最大特点就是信号在时间上是随机的，也就是说相邻两个信号的时间间隔是随机的，同时由于探测器输出电路的阻抗较大，造成脉冲衰减时间较慢，使输出脉冲产生叠加现象，如图2所示的就是实测nai探测器前置放大器的输出信号。
两个探测器的相邻两个输出信号的时间间隔是各不相同的，这样的信号特点是不利于多道脉冲幅度分析器直接进行幅度分析器和计数测量的。
第３２卷第３期 ２０１２年３月 核电子学与探测技术
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３２ Ｎｏ．３
Ｍａｒ． ２０１２
基于软核的数字化多道脉冲幅度分析器 梁卫平 ，胡颖睿 ，李京伦 （１．防化研究院，北京１０２２０５；２．西南民族大学电气信息工程学院，成都６１００４１）
摘要：介绍了一种数字化多道脉冲幅度分析器（ＤＭＣＡ），该系统采用数字梯形滤波成形等数字信号 处理方法进行核脉冲信号处理，采用ＮＯＩＳＩＩ软核处理器进行数据处理，所有数字功能均在单片ＦＰＧＡ中 实现。测试表明，该系统转换增益可达４ ０９６道，最大脉冲通过率可达２００ ｋｃｐｓ以上。 关键词：数字化多道脉冲幅度分析器；梯形滤波成形；软核；ＦＰＧＡ 中图分类号：ＴＬ ８２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５８－０９３４（２０１２）０３－０３６０－０５
近年来，随着需求推动，国内数字化能谱 测量技术的研究得到了普遍关注和快速发展。 数字化多道脉冲幅度分析器（ＤＭＣＡ）作为核能 谱测量系统中的关键部件，成为当今核辐射测 量分析领域研究和应用的热点。本文介绍了一 种ＤＭＣＡ，采用数字梯形滤波成形、数字基线恢 复、数字峰值提取等方法进行核脉冲信号处理， 采用ＮＩＯＳＩＩ软核处理器进行数据处理，所有数 字功能均在单片ＦＰＧＡ中实现。其特点为： （１）滤波成形能力强，能在较高的脉冲通过率 范围内保持良好的系统分辨率；（２）处理速度 快，反堆积能力强，相同分辨率下脉冲通过率更 高；（３）硬件软件化，接口丰富，成本降低，体积 更小，功耗更低，系统稳定性、可靠性显著提高； （４）灵活性强，适用面广，便于使用、维护和技 术升级 ｏ ｌ 系统设计 Ｊ 整个系统由模拟电路、数字电路和电源电 路组成。系统结构框图如图１所示。其中，模 拟部分包括脉冲信号调理电路和高速ＡＤＣ电 收稿日期：１０１２一Ｏｌ一１５ 作者简介：梁卫平（１９７３一），男，山东郓城人，助理研 究员，从事核辐射监测技术应用与研究。 ３６０ 路。脉冲信号调理电路主要对输入的核脉冲信 号进行极性变换、极零相消、增益调节和抗混叠 滤波，以适应后端ＡＤＣ的动态范围和带宽要 求，脉冲信号调理电路基本流程见图２。ＡＤＣ 选用ＡＤＩ公司的１４位ＡＤ９２４５高速、低功耗 ＡＤＣ，工作在４０ ＭＨｚ采样频率下，采用差分方 式对脉冲信号调理电路输出的脉冲进行高速波 形量化。数字部分主要由数字脉冲处理器 （ＤＰＰ）、软核处理器及外部接口、逻辑控制和辅 助信号输出等功能组成，所有功能在单片ＦＰ— ＧＡ中实现。其中，主滤波成形采用数字梯形 滤波成形等方法对量化脉冲序列进行数字信号 处理；经ＤＰＰ处理后的脉冲幅度谱数据可通过 ＲＳ２３２、ＵＳＢ２．０、ＲＪ４５以太网接口等方式发送 到计算机终端，通过安装在计算机上的谱分析 软件进行分析、处理和显示；数字处理过程中的 节点信号可通过辅助信号输出接口发送到数字 示波器进行显示，对故障进行判断。电源部分 由高、低压电源变换电路组成。其中，低压电源 对外部输入的＋１９ Ｖ直流电源进行滤波和电 源变换，产生＋３．３ ＶＤ和＋１．２ ＶＤ供数字部 分使用，产生±５ ＶＡ供模拟调理电路部分使 用，产生＋３ ＶＡ和＋３ ＶＤ供高速ＡＤＣ电路部 分使用。此外，经低压电源变换产生的＋１２ ＶＡ又驱动高压电源电路输出最大＋１ ５００ Ｖ 的直流电源供外接探头使用。实际使用时，可 通过高压调节电路设定在合适的幅值上。 ／ ～．＼ ／／ ’、 ／’ 、、、、
