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《基于cpld的多路脉冲形状甄别电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第27卷第3期核电子学与探测技术Vol.27No.32007年5月NuclearElectronics&DetectionTechnologyMay2007基于CPLD的多路脉冲形状甄别电路季建峰,张智,刘聪展(清华大学工程物理系,北京100084)摘要:在前后沿甄别原理的基础上,对脉冲形状甄别电路进行了数字化设计,用高频脉冲计数方法测量信号脉宽,在CPLD内对各路信号进行甄别,实现了多路处理的集成。在信号甄别的过程中,用窗函数代替传统的单边甄别阈,解决了甄别电路处理超大信号的难题,大大降低了系统的误触发和误甄别率。此设计方案在H
2、XMT望远镜电子学系统中得到了成功应用。关键词:CPLD;PSD;HXMT中图分类号:TL822.4文献标识码:A文章编号:025820934(2007)0320458204硬X射线调制望远镜HXMT(HardX2ray后形成的电压脉冲为ModulationTelescope)的研究属于国家重点基QR-t/τ-t/τU(t)=((eRC-e)τ-τRC础研究发展规划项目之一《天体高能辐射的空其中τRC是成形放大电路的时间常数τ,是间观测与研究》,它是基于我国学者李惕碚和吴[1]闪烁晶体输出信号的发光衰减时间,不同荧光枚创建的直接解
3、调方法,对硬X射线能区衰减常数产生的信号波形如图1,电子学电路(10～300keV)进行高灵敏度和角分辨率的巡通过测量信号的宽度,来区分NaI、CsI信号,这天和定点观测,将填补硬X射线高灵敏巡天观种电路叫脉冲形状甄别(PSD)电路。波形宽度测的空白。超过阈值宽度就认为是CsI信号,这个阈值叫HXMT采用复合晶体闪烁探测器进行粒做甄别阈。子探测。复合晶体闪烁探测器是用一块闪烁效率足够高的厚晶体与一块能量分辨好的薄闪烁晶体符合在一起,利用同一光电倍增管收集荧光,两者以反符合方式工作,后面的厚晶体是对弥漫背景和前方来的Compton事
4、件的有效屏蔽。用于HXMT的复合晶体闪烁探测器的主图1前放输出波形晶体采用NaI(Tl)晶体,而屏蔽晶体则采用CsI[2]基于脉冲前后沿甄别的PSD电路的原(Na)晶体。前者的荧光衰减常数τ为230ns,理如图2,光电倍增管输出的信号经过前置放而后者为630ns。可以证明,闪烁晶体在光电大后输入PSD电路的峰值保持电路,得到该脉管输出端造成的电流脉冲被成形电路积分放大冲的幅度信息,然后通过分压电阻得到两个固定百分数的电平,分别与延迟信号作比较,得到收稿日期:2006201210代表脉冲前后沿的信号,通过电路成形得到矩基金项目:国家
5、重点基础研究发展规划(973)项目形脉冲,可以证明,此矩形脉冲的宽度和信号脉(G2000077600)冲所包含的荧光衰减时间相对应。通过测量和作者简介:季建峰(1977-),男,江苏张家港人,博士比较脉冲宽度,就可以甄别NaI/CsI信号。458针对HXMT项目的多路脉冲形状甄别电1电路设计路在设计中需要解决以下几个问题。1.1设计分析图2前后沿甄别原理图(a)和前后沿示意图(b)首先,HXMT系统共18个探头,每个探测脉冲进行脉宽测量,将脉宽信息数字化。在器输出信号的τRC和τ存在不一致,它们的甄别CPLD内,可以方便地对各路输
6、入信号的数字阈各不相同,应此要求甄别电路能够独立调节化脉宽信息进行分别甄别,解决了电路设计的各个探头对应的甄别阈。第1个问题。在进行信号甄别的时候,设计采另外,由于宇宙射线中簇射现象和大质量用窗函数代替传统的单边甄别阈,剔除了由于带电粒子的存在,会造成探头输出满幅的极宽超大信号后沿噪声引起的窄宽度误触发信号,脉冲信号,脉冲宽度可达到几十μs,这类事例很好地解决第2个问题,大大的降低了系统的在前放的输出信号的后沿非常不稳定(图1),误触发和误甄别率。另外,采用CPLD的这个而实际中前放又很难对这类信号进行分离成设计方案,大大简化了电
7、路,减少了模块体积和型。在甄别电路的处理过程中,这种信号后沿功耗,很好解决了电路设计的第3个要求。的抖动会导致很多误触发和误甄别事例,简单1.2电路实现的延长电路后沿放电时间(放电期间电路停止电路采用前后沿甄别的原理,用模拟电路处理输入信号)的处理方法会造成系统的死时得到代表脉冲信号宽度的前后沿信号,将信号间增加。送入数字电路,进行NaI、CsI的甄别处理,每个最后,由于项目为空间应用,太阳能电池的电路能处理6路信号。将整个电路分为模拟电功率和载荷的体积都有限,需要对18路信号的路和数字电路两个模块,如图3。甄别电路进行高效的集成
8、,并尽可能降低功耗。基于CPLD的数字化设计方案,采用高频图3电路原理图1.2.1模拟子模块电路沿比较。模拟子模块电路和传统PSD相同,包含信1.2.2数字子模块电路号下阈、电压跟随、峰值保持、延迟电路和前后数字子模块是整个电路的核心,它位于一45
