一種基于FPGA的數(shù)字核脈沖分析器設(shè)計

在高速通信狀態(tài)下，其通信距離可達(dá)到幾百米。

而RS 485接口采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，有很強的抗共模干擾能力和抗噪聲干擾能力。其最大的通信距離約為1 219 m,最大傳輸速度為10 Mb/s,傳輸速率與傳輸距離成反比，在100 Kb/s以下的傳輸速率下，可以達(dá)到最大的通信距離。

3.4 電源電路

穩(wěn)壓電源通常有兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源的功率調(diào)整開關(guān)晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，極易產(chǎn)生嚴(yán)重的開關(guān)干擾，若采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，這些干擾將嚴(yán)重地影響數(shù)字多道分析器的正常工作，降低A/D轉(zhuǎn)換精度。所以本文采用線性穩(wěn)壓電源為各功能模塊供電。線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點是輸出電壓比輸入電壓低，反應(yīng)速度快，輸出波紋較小，工作產(chǎn)生的噪聲低。

本文設(shè)計的電源電路其輸入電壓為9~12 V,輸出電壓有5 V,3.3 V,2.5 V,1.8 V,1.2 V.線性穩(wěn)壓電路為單端轉(zhuǎn)差分、ADC、FPGA、LVDS等各模塊供電。

4 數(shù)字尋峰

NaI(Tl)探測器輸出信號通過調(diào)理電路后進(jìn)入高速ADC,ADC 進(jìn)行連續(xù)高速的采樣，然后由FPGA 完成數(shù)字核脈沖信號的積分、峰值檢測、閾值判斷等功能[8].由于當(dāng)核能譜達(dá)到峰值時，其一階導(dǎo)數(shù)為0,據(jù)此可在連續(xù)的輸入信號中找到各核脈沖的峰值，并將該峰值對應(yīng)道址的計數(shù)值加1,從而形成核能譜。為提高尋峰效率，尋峰之前需要對離散脈沖信號進(jìn)行閾值判斷，對幅值低于閾值下限的信號不進(jìn)行尋峰處理，可大大減少參與尋峰的離散核脈沖信號。

5 功能測試

利用Borland C++集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)了譜數(shù)據(jù)處理上位機(jī)軟件，軟件實現(xiàn)了能譜顯示、能譜數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、RS 485通信等功能。圖4是本文設(shè)計的數(shù)字多道分析器分析137CS得到的1 024道能譜，其能量分辨率接近8%.

6 結(jié)語

本文提出了一種基于FPGA的數(shù)字核脈沖分析器硬件設(shè)計方案。該方案在單片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)了多道脈沖幅度的數(shù)字分析功能，通過軟件功能仿真和實際運行，說明了數(shù)字多道脈沖幅度分析器硬件設(shè)計的可行性，將FPGA 應(yīng)用到數(shù)字能譜測量系統(tǒng)能充分發(fā)揮其并行處理優(yōu)勢，并能有效降低硬件電路設(shè)計的復(fù)雜度。