Создание цифрового эмулятора сигналов

Цель работы
Разработка и изготовление цифрового
прибора, способного генерировать
максимально быстрые аналоговые
сигналы произвольной заданной формы
для задач тестирования и отладки
детекторной анализирующей
аппаратуры

Использование программируемых
логических интегральных схем - FPGA
в физике высоких энергий

Использование сложных сигналов для
тестирования детекторной аппаратуры
Δt
Эмуляция сигнала, образующегося при наложении сигналов
от двух частиц, позволяет отслеживать поведение
детекторной аппаратуры в таких ситуациях и определить
временную разрешающую способность.

Использование эмулятора сигналов для
тестирования схем разделения частиц
по форме импульса
Пример сигналов от разных частиц со
сцинтилляционного детектора (кристалл стильбена)

Блок-схема эмулятора сигналов
data CLOCK
INPUT
CLOCK
Индикация
RS-232
FPGA
Spartan
XC2S
100E
FLASH
JTAG
DAC
CLOCK
data1
data2
DA1
12-bit
dual
DAC
AD9745
250 MHz
DA2
OUT1
OUT2

Разработка схемы и макетной платы
генератора

Результат разводки макетной платы

Внешний вид платы эмулятора
после отладки

Некоторые формы сигналов, заданные пользователем
программно и результаты их эмуляции
Amlitude
, points
Amplitude
, points
4000
3000
3000
2000
2000
1000
1000
t,ns
t, ns
20
40
60
80
100
120
100
200
300
400
500

Выводы
⮚ Разработано и изготовлено цифровой эмулятор сигналов с
детекторов ядерного излучения, пройдено все этапы
проектирования цифровых устройств:
❑ выбор путей реализации поставленной задачи;
❑ разработка блок-схемы и принципиальной схемы
прибора;
❑ проектирование и разводка макетной платы;
❑ написание программного кода FPGA-проекта;
❑ изготовление и отладка макетной платы;
❑ генерация пробных сигналов.
⮚ При реализации проекта получено большой опыт в
разработке цифровых устройств для ядернофизических
задач, который будет применен для усовершенствования
данного прибора и разработки других проектов с
использованием ПЛИС.