基于fpga的数字化多道脉冲幅度分析器的设计与实现

《基于fpga的数字化多道脉冲幅度分析器的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文基于FPGA的数字化多道脉冲幅度分析器的设计与实现学号：2104120006研1生:窦道威专业：电子与通信工程VT究方向：信号采集与信息处理指导教师:侯胜利（副教授）副(企业）导师：张明（副研究员）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我--同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作r明确的说明并表示了谢意。签名：薆忐氐口期:风-c>.x关

2、于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论文。g公开•保密（一年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeTheDesignandImplementofDigitalMulti-channelPulseHeightAnalyzerBasedonFPGAMasterCandidate:DouDaowei

3、Major:ElectronicsandCommunicationEngineeringStudyOrientation:SignalAcquisitionandInformationProcessingDissertationSupervisor:ViceProf.HouShengliDeputySupervisor:ViceResearcherZhangMingChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要多道脉冲幅度分析器是射线能谱测量的关键技术和重要组成部分。随着电子技术的不断兴起，尤其是ADC模数转换芯片和集成电路的快速发展，能谱测量技术正朝

4、着数字化的方向迈进。本设计的目的是实现基于FPGA技术的数字化多道脉冲幅度分析器，能够将探测器输出的随机快速的模拟核脉冲信号通过高采样率的ADC芯片进行全波形采样和模数转换，获取量化后的数字核信号，并对其进行阈值判别和数字信号寻峰等算法后，获得核能谱。本设计包括硬件电路和软件程序两部分的内容。硬件电路包含模拟电路、数字电路和电源电路三个部分。模拟电路完成的主要任务是对核探测器输出的核脉冲信号进行驱动放大处理，满足后续ADC模数转换芯片对输入信号的要求，高速ADC模数转换芯片AD9224完成对核脉冲信号的采样，采样频率为40MSPS；数字电路以FPGA器件EP3C40Q240C8为数字

5、信号微处理器，完成对量化的脉冲信号的幅值提取、谱数据保存、谱线读取和与上位机的数据通信等功能。电源转换电路解决整个系统的供电问题，将输入的+7~+12V直流电压转换为电路需要的1.2V、2.5V、3.3V和±5V电压。软件程序设计平台为QuartusII8.1软件，通过VHDL语言的模块化设计实现对脉冲信号幅值的提取；基于SOPC技术的嵌入式NIOSII软核实现对能谱数据的保存、谱线的读取和与上位机的RS485串口通信等功能。另外，在Matlab软件中对梯形成形算法进行了仿真实现。13723222640通过最终对Cs源以及Th、Ra、K样品的实际测试，本设计实现的137基于FPGA的

6、数字化多道脉冲幅度分析器能量线性度良好，对Cs源的测量具有6%~8%的能量分辨率。关键词：数字化，多道脉冲幅度分析器，高速ADC，FPGA，性能指标测试2AbstractMulti-channelpulseheightanalyzer(MCA)isakeyandimportantpartoftherayspectrameasurementtechnology.Withthedevelopmentofelectronictechnology,especiallyontheaspectsofADC(analog-to-digitalconverter)technologyandinteg

7、ratedcircuits,spectrameasurementtechnologyismovinginthedigitaldirection.ThisdesignaimstorealizeaDMCA(DigitalMulti-ChannelPulseHeightAnalyzer)basedonFPGA(FieldProgrammableGateArray),capableofsamplingthefastandrandompulsefromthedete