發(fā)布時間：2017-12-23 00:00

  本文關(guān)鍵詞：基于波形采樣技術(shù)的數(shù)據(jù)讀出方法與電路研究　出處：《中國科學(xué)院研究生院(近代物理研究所)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：波形采樣數(shù)據(jù)讀出方法相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀出方法具有系統(tǒng)集成度高、電路結(jié)構(gòu)簡單、一套電路多參數(shù)測量等優(yōu)點,有著廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的基于FADC(Flash ADC)的波形采樣技術(shù)在粒子物理實驗中得到了廣泛應(yīng)用,但其功耗、成本以及電路的復(fù)雜程度已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代粒子物理實驗發(fā)展的需求。新型的基于開關(guān)電容矩陣(Switched-Capacitor Arrays,SCA)的波形采樣技術(shù)在成本、功耗等方面具有很大的優(yōu)勢,是未來粒子物理發(fā)展的重要方向之一。目前,國內(nèi)外都相繼開展了基于SCA波形采樣技術(shù)的研究和應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體工藝、集成電路設(shè)計和計算機技術(shù)的發(fā)展,基于SCA的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)技術(shù)逐漸趨于成熟。在國外,已經(jīng)出現(xiàn)了多款基于SCA設(shè)計的ASIC芯片,并成功應(yīng)用于粒子物理實驗。在國內(nèi),基于SCA波形采樣技術(shù)的研究才剛剛開始,主要是針對PSI(Paul Scherrer Institute)設(shè)計的DRS4(Domino Ring Sampler)芯片開展波形采樣技術(shù)的研究和應(yīng)用。本論文在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,對基于DRS4波形采樣技術(shù)的應(yīng)用開展了進一步的研究�，F(xiàn)有波形數(shù)字化前端板死時間約為248?s,通過USB總線和上位機進行數(shù)據(jù)交互,這些限制了它在粒子物理實驗中的應(yīng)用范圍。針對上述問題,我們對其進行了改進和重新設(shè)計。改進后的波形數(shù)字化前端板死時間降低為31?s,并通過光纖進行數(shù)據(jù)傳輸,能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)量的長距離傳輸。同時,根據(jù)提出的設(shè)計要求,設(shè)計實現(xiàn)了一套高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)由波形數(shù)字化前端板、高速數(shù)據(jù)傳輸板和上位機軟件組成。高速數(shù)據(jù)傳輸板可連接4塊波形數(shù)字化前端板,整個采集系統(tǒng)最大模擬輸入通道為32路。高速數(shù)據(jù)傳輸板通過PCI Express總線和上位機進行數(shù)據(jù)交互,設(shè)計并實現(xiàn)了由高速數(shù)據(jù)傳輸板向上位機發(fā)起的DMA(Direct Memory Access)數(shù)據(jù)傳輸。該高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較低的死時間、高的采樣率、高輸入帶寬和高的數(shù)據(jù)傳輸速率,且具有一定的通用性,可用于對采樣率和傳輸距離有較高要求的粒子物理實驗。文中對改進后的波形數(shù)字化前端板的性能進行了詳細測試,并對整個高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能進行了初步測試。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O572.21

【參考文獻】

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本文編號：1321560