高速信号处理应用研究

摘要

电子学尤其是高速信号处理技术促进了核探测技术的迅速发展。信号定时甄别是核电子学信号处理系统的基本组成环节之一，电平适配器是大规模核探测信号处理环节必备的辅助插件。本文论述了中国科学院近代物理研究所(IMPCAS)实验系统所需电平适配插件、差分双阈定时甄别电路的结构，提出了电路的设计要求，在此基础上进行了高速电路的设计、研制及实验测试，并对研制过程中EMC及高速PCB板EMC设计措施进行了研究。
　　 在NIM/ECL/TTL 电平适配插件的研制中，对NIM 标准、相关电平标准进行了介绍，以降低器件成本、增加转换方式、提高电磁兼容（EMC）能力为基本出发点，在电路性能、I/O 接口、逻辑结构设计的基础上，采用单元电路复用的思想进行总体结构设计，从器件选型、层设计等方面采取措施，在面积有限的PCB 板、I/O 接口面板上实现了8 通道/6 方式NIM/ECL/TTL 电平适配插件的设计和研制，通过实验测试，该插件各项测试结果达到了预期的设计要求。
　　 本文对各种定时方法进行了介绍，分析了普通定时甄别的原理及电路存在的定时误差。采用了全差分结构的动态差分阈值定时甄别电路，甄别结果经成形电路输出宽度可调的ECL 信号，由于差分信号能有效的消除共模干扰，该电路具有结构简单、定时误差小、低阈值易实现的特点，通过ORCAD10.5仿真软件瞬态分析证明了该理论的正确性。由于远程控制的需要，设计了以数字电位器MAX5494 为核心的阈值调节电路，替代了传统的数模转换结构。控制电路采用上位机、下位机、数字电位器三级控制结构。上位机使用Visual Basic6.0 控件Mscomm 进行串行通信，下位机为MCS51系列单片机AT89C51，和上位机之间使用RS485接口进行通信，AT89C51 使用软件模拟的SPI 接口对MAX5494 进行控制，由于数字电位器不能接低阻负载，且动态阈值的静态偏置电压要求为大小可调的双极性信号，为了兼顾数字电位器的输出特性、甄别电路的要求，设计了双极性电压产生电路。该电路制作了单通道甄别实验PCB 板，对控制电路经过测试，测试结果分辨率（10bit）和调节精度满足实验系统阈值调节的需要。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 EMC 及高速PCB 板的EMC 设计

第3章 NIM/ECL/TTL 电平适配插件的研制

第4章 可控差分双阈超高速定时甄别电路研究

第5章 软件设计

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文

附录