Блок моніторного каналу вимірювальної системи

 

М.І. Доронін, А.П. Войтер, О.М. Ковальов, І.О.Мазний

 

Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, Україна

 

Блок моніторного каналу призначений для використання у складі вимірювальних систем дослідження ядерних реакцій. Він має забезпечувати перетворення в безперервному режимі сигналу від спектрометричного підсилювача моніторного каналу в цифровий код, накопичення кодів в гістограмній буферній пам’яті та підготовки даних до візуалізації.

Блок розроблений на основі мікросхеми АЦП послідовного наближення AD7679 та програмованої логічної матриці EPM3128ATC100-10N серії  MAX3000, мікросхеми EP3C40Q240C8N серії Cyclone фірми Altera.

Програмування блоку моніторного каналу  здійснюється від системного комп’ютера.

Вхідним сигналом блоку є позитивні імпульси від стандартних спектрометричних підсилювачів з постійною часу  формування від 0,25 до 20 мкс.

Запуск роботи блоку може здійснюватися або в режимі автозапуску або  в режимі стробування. При автозапуску процес перетворення ініціюється  вхідним сигналом, який пройшов через схему відбору імпульсів, з амплітудою, яка відповідає виставленим значенням нижнього і верхнього порогів.

В якості  буферної пам’яті  використовується SRAM-пам'ять фірми Cypress об'ємом 512 Кбіт (32Кх16). Для обміну даними з системним комп’ютером в мікросхемі EP3C40Q240C8N серії Cyclone фірми Altera реалізовано пам’ять в режимі  FIFO з об'ємом 1Кх16 розрядів.

Блок розроблено з більш широкими функціями, ніж необхідно для роботи в моніторному каналі. Це зроблено для можливості його використання в якості автономного спектрометричного АЦП з роздільною здатністю 12 біт з вбудованою БП. Крім того є можливість підключенням 8 входового аналогового мультиплексора отримати 8 входовий спектрометричний АЦП. Мультиплексор підключається через роз'єм на задній панелі блоку. При роботі з мультиплексором дані з виходу аналого-цифрового перетворювача можуть накопичуватися в оперативній пам'яті блоку у вигляді гістограм. Для кожного з восьми входів виділена область розміром 4Кх16 розрядів.  Реалізувати повний набір функцій блоку можна при установці  додаткових компонентів на передбачені місця на друкованій платі.

Основні технічні характеристики блоку моніторного каналу:

•   Діапазон вхідних сигналів 0 В / + 5,0 В.

•   Вхід стробування для сигналів ТТЛ / NIM рівнів (вибір за допомогою перемикачів).

•   Роздільна здатність: 512, 1024, 2048, 4096 каналів (вибір програмно).

•   Диференційна нелінійність +/- 1%.

•   Інтегральна нелінійність +/- 0,05%.

•   Наявність гістограмного пам'яті та пам'яті з FIFO.

•   Лічильник подій і лічильник живого часу.

•   Режими автозапуску і зовнішнього стробування.

•   Час перетворення і зчитування - 3 мкс.

•   255 градацій установки нижнього і верхнього порогів дискримінації.

На передній панелі модуля розташовані роз'єми LEMO для підключення аналогового вхідного сигналу, зовнішнього стробу, сигналів скидання, режекції накладень, зайнятості і роз'єм USB.

Блок реалізовано  в стандартному модулі КАМАК подвійної ширини, в якому розміщено дві друковані плати:  аналого-цифрового перетворювача з роздільною здатністю 12 біт і інтерфейсу плати USB. Системна шина КАМАК в роботі блоку не використовується.