多道脈沖分析器原理與結(jié)構(gòu)(編輯修改稿)
2025-07-13 02:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分析器的一個(gè)關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的能量分辨率和轉(zhuǎn)換精度等參數(shù)。在ADC器件選擇上，主要從功耗、分辨率、轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度幾個(gè)方面綜合考慮，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求選擇合理的ADC芯片。雖然本系統(tǒng)中采用的嵌入式微處理器LPC2142內(nèi)部集成了一個(gè)8路的10位ADC轉(zhuǎn)換器，但經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)證明:利用其自身的ADC模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，微處理器不能進(jìn)入相應(yīng)的A/D中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，即使利用查詢(xún)方式來(lái)讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，其轉(zhuǎn)換精度和速度也達(dá)不到要求。若采用外部ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，微處理器就能進(jìn)入相應(yīng)的A/D中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，且轉(zhuǎn)換精度和速度符合系統(tǒng)要求。為此，我們采用了硬件上微控制器外接一塊ADC模塊軟件上，采用中斷方式編寫(xiě)相應(yīng)的A/D中斷服務(wù)程序方案。這不僅提高了微處理器的執(zhí)行效率，同時(shí)使系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。表5一2列出了幾種比較典型的ADC芯片對(duì)比參數(shù)。由表5一2對(duì)比可以看出，ADS774除了引腳和封裝兼容AD1674以及與AD1674具有相同的O到10V模擬量輸入范圍，可以替代AD1674以外，更具有新的模擬量輸入范圍:單極性輸入還可以連接成0到5V的范圍。模擬量輸入范圍的降低，對(duì)于整個(gè)便攜式系統(tǒng)降低功耗有著非常重要的意義。經(jīng)過(guò)比較論證ADS774具有功耗低、轉(zhuǎn)換速度快、單電源供電、控制簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高和新的模擬量輸入范圍等優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮，本系統(tǒng)的ADC選用了ADS774芯片。在本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，我們利用ADS774獨(dú)特的輸入電阻網(wǎng)絡(luò)，將其模擬量輸入范圍設(shè)置為單極性O(shè)到+5V范圍。由于內(nèi)部采樣電容陣列的輸入范圍為O到+，而ADS774的模擬輸入必須轉(zhuǎn)換為這個(gè)范圍。具體接法是:ADS774的10V范圍輸入端懸空，20V范圍輸入端接地，脈沖輸入信號(hào)由BIPOFF雙極性補(bǔ)償調(diào)整端進(jìn)入。R//C端與控制電路相連，由控制電路控制A/D轉(zhuǎn)換的啟、停。BIPOFF端連接峰值保持電路輸出的模擬信號(hào)。STS狀態(tài)線申請(qǐng)微控制器中斷進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。DBO一DBn與微處理器的I/0口相連，由于嵌入式微處理器ARMLPC2142具有豐富的I/0資源，所以輸出方式采用12位并行輸出。本系統(tǒng)中為了進(jìn)一步提高A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度，降低道寬的非線性誤差，在滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的前提下，只利用了ADS77412位轉(zhuǎn)換結(jié)果的高10位，舍棄了其低2位轉(zhuǎn)換結(jié)果。4. 1多道脈沖幅度分析器設(shè)計(jì) 多道脈沖幅度分析器是多道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部件。多道脈沖幅度分析器由甄別電路、控制電路、采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、ARM嵌入式系統(tǒng)組成，控制核心為嵌入式系統(tǒng)。它的基本功能就是按輸入脈沖的幅度分類(lèi)計(jì)數(shù)。多道脈沖幅度分析器將能夠分析的脈沖幅度范圍分成多個(gè)幅度間隔，幅度間隔的個(gè)數(shù)就是脈沖幅度分析器的道數(shù)，幅度間隔的寬度就是脈沖幅度分析器道寬。道數(shù)越多，幅度分布分析的越精細(xì)，各個(gè)道的計(jì)數(shù)相應(yīng)減少，需要測(cè)量的時(shí)間就要加長(zhǎng)，硬件電路也隨著復(fù)雜，因此，不應(yīng)盲目追求道數(shù)。通常，要求在幅度峰的半寬度范圍內(nèi)應(yīng)有510道，對(duì)于采用NaI探測(cè)器的多道能譜儀，由于它的能量分辨率比較差，128道至256道就能滿(mǎn)足測(cè)量要求。對(duì)于半導(dǎo)體探測(cè)器，則需要10248196道。 主放大器是放在前置放大電路和甄別電路之間，需要增益調(diào)節(jié)來(lái)
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