基于FPGA的多道脉冲幅度分

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1、摘要本文介绍了一种采用二级线性放电法构成的可存储4096道地址的多道脉冲幅度分析器。其控制与转换的核心采用XLINX公司的FPGA：spantarⅡE的XC2s100e，并用超高速硬件描述语言VHDL进行程序设计。系统采用USB2.0接口芯片ISP1581实现与PC的高速数据传输。在设计中使用了高速的运算放大器和高精度的贴片式电阻、电容等模拟器件构成了多道脉冲幅度分析器的模数转换器和系统的主放大器。利用FPGA内部的锁相环（PPL）将100MHz的外频倍频到200MHz，并以此作为ADC的计数脉冲，提高了脉冲幅度的转换精度，改善了系统的微分非线性和微分非线性。同时利用芯片SpantarⅡ

2、E自带的40K的BLOCKRAM存储4096个10位的道地址，增大分析器的存储能力，减少了系统的体积；用FPGA构成USB控制器，实现与USB2.0接口通信的功能；采用二级恒流源线性放电法，提高了系统的ADC的道宽均衡性，同时减少了系统的死时间。最后通过Protel、Modelsim等测试软件对设计的系统进行了功能仿真，并对实物进行了测试，测试的各项指标都达到了预期的目标。关键词：多道脉冲幅度分析器二级线性放电法现场可编程门阵列（FPGA）超高速硬件描述语言（VHDL）通用串行总线（USB2.0）99DesignofMultichannelPulseAmplitudeAnalyzerBa

3、sedonFPGAAbstract：Itwillintroducethedesignofmultichanelpulseamplitudeanalyzerwhichadoptsthemethodoftwosteplinearitydischarge.Inthesystem,thecoreoftheconversionandcontrolunitisachievedinthespantar2excs100eofXilinxcorporationbyprogrammingwiththeVHDL.Thehigh-speedtransportofthedatatoPCadoptstheportc

4、hipofUSB2.0.Thesystemwillexpeditesthespeedoftheconversionanddecreasethetimeofmeasuringthedeadtime.Itwillimprovethedifferentialnone-linearityandintegralnone-linearity.Soitwilladvancetheaccuracyandthestabilityofthesystem.Keywords：Multichannelpulseamplitudeanalyzer,twosteplinearitydischarge,FPGA,VHD

5、L,USB2.099目录第一章前言1.1多道脉冲幅度分析器原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11.1.1多道脉冲幅度分析器的组成•••••••••••••••••••••••••••••••••••11.1.2多道脉冲幅度分析器的转换原理•••••••••••••••••••••••••••••••21.2国内外发展现状••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••51.3研究目的及意义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

6、••61.4研究内容••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••61.5特色与创新••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••7第二章整体设计2.1数据获取••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••82.1.1线性放电法模数变换原理•••••••••••••••••••••••••••••••••••••82.1.2比较法模数变换原理••••••••••••••••••••••••••••

7、••••••••••••122.1.2.1一次直接比较法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••122.1.2.2逐次二进制比较法••••••••••••••••••••••••••••••••••••132.1.2.3并串联比较法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••172.2数据传输•••••••••••••••••••••••••••••••••••