高精度數(shù)字信號中和器的設(shè)計與實現(xiàn)

3．3 存儲器控制單元
圖5所示為存儲器算法流程。存儲器控制單元內(nèi)部包含了兩個存儲體。任一時刻，兩個存儲體分別由累加器單元控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)累加；或由USB控制單元控制，將存儲體中的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。由存儲器控制單元進(jìn)行控制，兩個存儲器進(jìn)行乒乓操作，每秒進(jìn)行一次切換，即每秒完成一濃累加循環(huán)。

3．4 USB控制單元
USB控制單元在每完成一秒的數(shù)據(jù)累加后，啟動一次數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸就是由USB控制單元讀取存儲體中的計算結(jié)果，將結(jié)果寫入USB控制器中。并在讀取存儲體中數(shù)據(jù)的同時，將存儲體中的數(shù)據(jù)清0，為下一次數(shù)據(jù)累加做準(zhǔn)備。

4 測試結(jié)果
本設(shè)計中射頻采集部分的采樣時鐘為1．5GHz，故在交錯采樣模式下，ADC的采樣率為3GSPS。因而ADC的采樣間隔為1/3GSPS=333ps，即時間間隔大于333ps的信號即可為系統(tǒng)所分辨，測量。實際測試中采用延遲線測量法進(jìn)行時間分辨率的測試。時間分辨率測試數(shù)據(jù)如表1所示。

設(shè)計中采用FPGA內(nèi)部的BlockRAM作為存儲累加單元，限于BlockRAM的容量和硬件算法的設(shè)計，本系統(tǒng)的測量時間范圍為0～20us，即在一個測量周期內(nèi)只測量觸發(fā)信號后20us內(nèi)的信號。

5 結(jié)束語
根據(jù)飛行時間質(zhì)譜儀器的應(yīng)用背景，本文提出了一種基于超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的高精度數(shù)字信號中和器的設(shè)計與實現(xiàn)方案，經(jīng)實際制作與調(diào)試，本設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，時間測量范圍為0～20us，實際測試最小時間分辨率為334ps，線性度良好。目前，該數(shù)字信號中和器已應(yīng)用于飛行時問質(zhì)譜儀器的相關(guān)實驗中。今后的重點將針對檢測動態(tài)范圍、最小時間分辨率和靈敏度等主要參數(shù)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。