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。前端電子學與觸發(fā)探測器和數(shù)據獲取系統(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)的前端電子學由于集成度低、成本高、采樣速率低已經不能滿足未來粒子物理與核物理實驗發(fā)展的要求。國外已經出現(xiàn)了多款專為前端電子學設計的基于開關電容陣列(Switched Capacitor Array,SCA)的ASIC芯片，而國內基于SCA ASI

2、C芯片的應用研究處于初期階段。所以研究基于開關電容陣列ASIC芯片的采樣原理和其在當代物理實驗中的應用很有必要。
　　本文針對目前國際上比較成熟的SCA芯片DRS4的采樣技術，研究基于FPGA的SCA芯片讀出方法和邏輯設計，并開發(fā)了一套專門用于陣列探測器的上位機數(shù)據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，在可編程邏輯器件FP GA內實現(xiàn)與DRS4接口模塊、校準模塊、ADC

3、接口模塊和時序邏輯模塊的邏輯設計，以及實現(xiàn)與上位機的數(shù)據傳輸。
　　設計了一套數(shù)據采集與控制上位機軟件，軟件在wxWidgets平臺上進行開發(fā)，采用模塊化設計思路和多線程技術，軟件通過US B總線與前端電子學硬件部分通信。從軟件架構、命令行接口模塊、數(shù)據采集與獲取模塊、數(shù)據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計思路和設計方法。
　　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