基于可编程门阵列的四极杆质谱仪数字滤波器的设计与应用

摘要

引入数字滤波器是提高四极杆质谱仪信噪比的一种有效方法。针对小型四极杆质谱仪控制系统数据处理能力不足的问题,本研究提出了基于FPGA芯片的数字滤波器解决方案。使用FPGA程序替代通用处理器程序进行数字滤波运算,提高了仪器控制系统数据处理能力,实现了高阶数字滤波。在本团队研制的小型四极杆质谱仪中,使用本方案实现130阶数字滤波,测试全氟三丁胺标准样品的高频噪声衰减-50 dB以上, 502 Th质谱峰信噪比提升95%,系统功耗仅增加190 mW,约占系统总功耗的1.7%,同时解决了通用处理器执行数字滤波容易丢失数据的问题,为其它低功耗控制系统完成高性能数据处理提供了设计参考。