基于FPGA的SCA芯片讀出方法與電路研究.pdf

1、在核輻射測量中，粒子通過探測器時產(chǎn)生激發(fā)、電離、光電倍增等過程，探測器輸出信號中包含粒子的許多物理信息。前端電子學(xué)與觸發(fā)探測器和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相連接，然而，隨著現(xiàn)代粒子物理和核物理實驗的發(fā)展，傳統(tǒng)的前端電子學(xué)由于集成度低、成本高、采樣速率低已經(jīng)不能滿足未來粒子物理與核物理實驗發(fā)展的要求。國外已經(jīng)出現(xiàn)了多款專為前端電子學(xué)設(shè)計的基于開關(guān)電容陣列(Switched Capacitor Array,SCA)的ASIC芯片，而國內(nèi)基于SCA ASI

2、C芯片的應(yīng)用研究處于初期階段。所以研究基于開關(guān)電容陣列ASIC芯片的采樣原理和其在當(dāng)代物理實驗中的應(yīng)用很有必要。
　　本文針對目前國際上比較成熟的SCA芯片DRS4的采樣技術(shù)，研究基于FPGA的SCA芯片讀出方法和邏輯設(shè)計，并開發(fā)了一套專門用于陣列探測器的上位機數(shù)據(jù)采集控制與獲取軟件。擬開展以下幾方面的工作：
　　開展了針對SCA芯片DRS4的高速采樣技術(shù)，在可編程邏輯器件FP GA內(nèi)實現(xiàn)與DRS4接口模塊、校準(zhǔn)模塊、ADC

3、接口模塊和時序邏輯模塊的邏輯設(shè)計，以及實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)傳輸。
　　設(shè)計了一套數(shù)據(jù)采集與控制上位機軟件，軟件在wxWidgets平臺上進(jìn)行開發(fā)，采用模塊化設(shè)計思路和多線程技術(shù)，軟件通過US B總線與前端電子學(xué)硬件部分通信。從軟件架構(gòu)、命令行接口模塊、數(shù)據(jù)采集與獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和圖形用戶界面幾方面重點討論了上位機軟件的設(shè)計思路和設(shè)計方法。
　　研究了實時采樣中所用到的線性插值算法、非線性插值算法和正弦插值算法，并采用正弦