發(fā)布時(shí)間：2020-12-27 09:07

　　飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometer,TOF-SIMS）作為當(dāng)今重要的表面分析技術(shù)之一,它將二次離子質(zhì)譜技術(shù)與飛行時(shí)間質(zhì)量分析技術(shù)相結(jié)合,具有分析速度快和分辨率高的優(yōu)勢(shì),在地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集儀器輸出的離子信號(hào),采集結(jié)果會(huì)直接影響儀器的分辨率和精度等重要參數(shù),是儀器的關(guān)鍵部件之一。本論文依托于國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目“同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS科學(xué)儀器”,為TOF-SIMS儀器設(shè)計(jì)一種基于高速ADC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。首先,本文通過對(duì)比兩種用于TOF-SIMS儀器的數(shù)據(jù)采集技術(shù):ADC（Analog-to-Digital Conversion）和TDC（Time-to-Digital Conversion）,并根據(jù)TOF-SIMS儀器對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求,確定了以高速ADC為核心的采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。然后,以總體設(shè)計(jì)方案為依據(jù),完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、FPGA時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)和系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)三部分內(nèi)容。硬件電路包括寬頻帶差分調(diào)理電路、ADC與FPGA接... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

寬頻帶差分調(diào)理電路

圖 3.2 調(diào)理電路仿真波形 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì).1 ADC12D1600 芯片簡介ADC12D1600[42]是 TI 公司生產(chǎn)的一款高性能、低功耗的 CMOS 高速器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示，該芯片的分辨率為 12 位，內(nèi)置兩個(gè)好的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，在雙通道單獨(dú)工作模式下，每個(gè)通道的采樣Gsps，在雙通道交替采樣的工作模式下，單片 ADC 的采樣率最高Gsps。芯片滿功率輸入帶寬為 2.8GHz，采用 1.9V 單電源供電，差分信并行 LVDS（低壓差分信號(hào)）電平輸出，為了保證在采集過程中，高夠準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸，芯片中每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道都提供了可同步數(shù)據(jù)的

圖 3.3 ADC12D1600 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC 與 FPGA 接口電路 ADC12D1600 芯片采用 1:2 DMUX 輸出數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)輸出通道的數(shù)400MHz，由于 ADC 采用雙邊沿采樣的方式，輸出數(shù)據(jù)的速率實(shí)Hz[42]，F(xiàn)PGA 接收如此高速的數(shù)據(jù)具有一定難度。為了解決這一問題 FMC（FPGAMezzanine Card）接口作為 ADC 與 FPGA 之間的數(shù)據(jù)FMC[43]是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）發(fā)布的一種專用于 FPGA 的該接口可為 FPGA 提供具有高數(shù)據(jù)傳輸帶寬的 I/O 管腳。整個(gè) FMC和子卡兩部分構(gòu)成，以 FPGA 為核心的板卡稱之為載卡，子卡主要構(gòu)成，載卡和子卡可在不需要任何協(xié)議的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于0.13μm CMOS工藝脈沖超寬帶系統(tǒng)中高速低功耗ADC研究與設(shè)計(jì)[D]. 王崢.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于FPGA與USB2.0的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 高冰.電子科技大學(xué) 2010
[4]飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 龍濤.吉林大學(xué) 2009
[5]飛行時(shí)間質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 鄭偉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2941475