基于FPGA的多道脉冲幅度分析器的设计电子质量（2012第10期）

基于FPGA的多道脉冲幅度分析器的设计

AFPGA-basedMulti-channelPulseAmplitudeAnalyzerDesign

周春枚,田正凯,曾军（成都理工大学核技术学院,四川成都610059）

ZhouChun-mei,TianZheng-kai,ZengJun(ChengduUniv.ofTech.,SichuanChengdu610059）

摘要：介绍了一种基于FPGA(Field-ProgrammableGateArray)的多道脉冲幅度分析器(MCA)的设计。硬件上使用A3P250FPGA作为核心器件。首先，A3P250FPGA通过ADC采样模块，将数据采样到FPGA内部，然后利用寻峰模块进行基线判别，判断脉冲是否到来。当有脉冲到来时，寻峰模块使用比较法提取脉冲的最大值，接着成谱模块启动成谱功能，与此同时将成谱结果及实时数据发送给计算机。关键词：FPGA；MCA；脉冲中图分类号：TL822+.4

文献标识码：A

文章编号：1003-0107(2012)10-0025-02

Abstract:ThispaperpresentsamethodofFPGA(Field-ProgrammableGateArray)basedonthemul-ti-channelpulseamplitudeanalyzer(MCA)design.Intermsofhardware,A3P250FPGAisthecorede-vice.Firstofall,A3P250FPGAthroughtheADCsamplingmodule,thedatasampletoFPGAinternal,thenmakeuseofpeakmodulestobaselinediscriminateandjudgethepulseiscoming.Whenapulsearrival,seekingpeakmoduleuseofcomparisonmethodtoextractmaximumpulse.Thenopenthespectrummoduleanditstartintospectrumfunction.Atthesametime,thespectrumresultsandrealtimedatawillbesenttothecomputer.

Keywords:FPGA(Field-ProgrammableGateArray);MCA;PulseCLCnumber:TL822+.4

Documentcode:A

ArticleID：1003-0107(2012)10-0025-02

0引言

数字化多道脉冲幅度分析器(MCA)是测量电脉冲信号幅度分布的仪器。它把脉冲信号按幅度的大小进行分类并记录每类信号的数目。常用于分析射线探测器的输出信号，测量射线的能谱。本设计中采用的A3P250FPGA具有高容量、高性能、低功耗等优点。A3P250FPGA是数字化多道脉冲幅度分析器的核心器件，将复杂的模拟电路中的基线估计，幅值提取，核脉冲成谱等全部数字化，提高了系统的通用性和灵活性，降低了系统因湿度、温度等外部因素的干扰，一定程度上改善了系统的稳定性[1]。

据通过串口发送给计算机。

2FPGA内部模块

FPGA内部主要包括AD采样控制模块、寻峰模内部RAM成谱模块和谱数据发送模块。FPGA内部块、

各个模块之间的关系如图2所示[2]。

图2FPGA各模块系统框图

2.1AD采样控制模块

该模块主要向AD9280提供20M的采样时钟，并在时钟的下降沿时读出数据。2.2寻峰模块

1系统硬件连接图

图1

系统硬件连接图

通过设置固定基线法来判断脉冲的状态，同时通过比较法判断脉冲的峰值，来确保模块能够完整准确地提取出峰值以及峰值的个数。这里所讲的固定基线判断脉冲状态，就是设定一个固定的数值，当AD采样值大于该固定值时，则判断脉冲到来；而当小于基线值

如图1所示，首先利用AD8022对探测器的信号做反向放大，然后利用AD9280对该信号进行采样，并将采样数据传递给FPGA做数字化寻峰、成谱处理，最后将成谱数

作者简介：周春枚(1988-)，女，硕士研究生，研究方向为智能核仪器

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