Амплитудный анализатор импульсов («Телесистемы»: Конференция «Программируемые логические схемы и их применение»)

Разработка, производство и продажа радиоэлектронной аппаратуры

| Карта сайта | Пишите нам | В избранное

Требуется программист в Зеленограде
- обработка данных с датчиков; ColdFire; 40 тыс.
e-mail:jobsmp@pochta.ru

Телесистемы | Электроника | Конференция «Программируемые логические схемы и их применение»

Амплитудный анализатор импульсов

Отправлено Dmitry_K 08 декабря 2006 г. 17:23

Здравствуйте.
Помогите советом.

Очень хочется создать устройство, которое бы выполняло функции амплитудного анализатора импульсов. Длительность импульсов 50±10 нс. Диапазон амплитуд 1мВ – 200 мВ. Импульсы приходят на вход устройства случайным образом. Экспозиция – 0,1 секунды. Амплитудное разрешение-1мВ. В результате хочу получить гистограмму амплитудного распределения импульсов, которая состоит из 200 столбцов. Высота столбца пропорциональна числу импульсов данной амплитуды. Амплитуды импульсов соседних столбцов гистограммы отличаются на 1 мВ.

Решать подобную задачу думаю следующим образом.
На входе быстрый АЦП (AD9218, 100МГц) => EP1K100 => AVR => RS232 => гистограмма амплитудного распределения импульсов.
Аналоговый вход коммутируется со входом АЦП и аналогового компаратора с временем срабатывания порядка 15 нс. По приходу импульса, амплитуда которого больше 1мВ, компаратор генерирует тактовый импульс для управления АЦП. АЦП делает выборку, примерно соответствующую амплитуде импульса. На вход ACEXа приходит значение амплитуды в цифровой форме. На входе ПЛИС хочу сконфигурировать цифровой компаратор с 10 битной входной шиной и двумястами выходами. На первом выходе появляется единица, если входной код равен 1, на втором – если 2 и т.д. до двухсот. К каждому выходу компаратора хочу прицепить 10-битный счётчик, выход которого коммутируется с демультиплексором (200 входных 10 битных шин, одна выходная 10 битная, адресная 8 битная). Десятибитную шину данных хочу завести на один из портов ATMega 8535. Контроллер вычитывает состояние счётчиков и отправляет в комп.
В качестве тактового генератора хочу использовать 100 МГц осциллятор JCO8 фирмы Jauch.

Как заставить АЦП делать выборку в момент, точно соответствующий амплитудному значению импульса? Может быть, можно цифровать всё подряд с максимальной скоростью и получать амплитудное значение программными способами. Как это сделать? Где в своих рассуждениях я допускаю ошибку? Как может быть решена это задача? Может быть, кто-нибудь строил нечто подобное? Поделитесь опытом.

Не ругайте строго – работать с ПЛИС начал недавно. Опыта работы с FPGA вообще не имею.

Заранее благодарен.
Д.

Составить ответ | Вернуться на конференцию

Ответы

А может не мучаться, а просто купить вот это :) — omen (10.12.2006 22:37 89.110.57.59, пустое, ссылка)
Когда-то делал, только без ПЛИС. — Леонид Иванович (10.12.2006 15:08 213.184.238.51, 106 байт, картинка)
- А что получалось со стабильностью - какая стабилизация спектра применялась или была не нужна? — =AVR= (10.12.2006 16:15 80.92.96.19, пустое)
  - Не была нужна, это был просто индикаторный прибор. — Леонид Иванович (10.12.2006 19:37 213.184.238.51, пустое)
    - А каковы были размеры и типы сцинтиллятора и фотодиода? — =AVR= (10.12.2006 20:45 80.92.96.19, пустое)
      - Ответ: — Леонид Иванович   (10.12.2006 21:08 213.184.238.51, 347 байт)
        
        Колино поделие? :-) — -=Shura=-   (10.12.2006 21:24 69.143.120.132, пустое)
        
        Ни фига себе Коля - Колян! — Леонид Иванович   (11.12.2006 14:31 194.158.210.100, пустое)
        
        :-D Евоное? — -=Shura=-   (13.12.2006 06:31 66.71.204.18, пустое)
Лет назад так больше 10ти... — yurich (09.12.2006 19:20 62.92.60.201, 643 байт)
- безусловно, в классической архитектуре с пикдетектором и пороговым компаратором необходимо использовать только (+) — Electrovoicer (09.12.2006 20:27 217.118.78.1, 7 байт)
  - Или Вилкинсона :) — =AVR= (09.12.2006 22:29 80.92.96.19, пустое)
    - =) с Вилкинсона начиналось все... пока приличные SAR не появились. а вообще (+) — Electrovoicer (09.12.2006 22:32 81.201.28.3, 131 байт)
      - Алаверды — APM (13.12.2006 18:32 62.181.59.41, 136 байт)
      - Сейчас в спектрометрии отходят от гемора с ФЭУ, последний писк, это CID матрицы. Правда стоимость... — omen   (10.12.2006 14:26 89.110.57.59, пустое)
        
        Матрица там на дух не нужна, нужен просто быстрый датчик интенсивности световой вспышки с чувствительностью, сопоставимой с ФЭУ — =AVR=   (10.12.2006 16:12 80.92.96.19, пустое)
        
        Я говорю про приборы, работающие в широком спектральном диапазоне. Разумеется, весь спектр снимается и оцифровывается параллельно. — omen   (10.12.2006 17:50 89.110.57.59, пустое)
        
        Мы про совершенно разные спектры в данном случае говорим - я, к примеру, об интенсивностном (яркостном) спектре последовательности световых вспышек все равно какого видимого светового спектра — =AVR=   (10.12.2006 18:41 80.92.96.19, пустое)
        
        Я так и понял :) просто решил поддержать разговор с Пашей :) — omen   (10.12.2006 19:56 89.110.57.59, пустое)
        
        вы слишком категоричны - там считают фотоны вместо того чтобы мерять ацп — _   (10.12.2006 16:49 91.76.48.79, пустое)
        
        Это разные вещи — =AVR=   (10.12.2006 18:36 80.92.96.19, пустое)
        
        в мире все едино — _   (10.12.2006 20:06 91.76.48.79, пустое)
        
        уходить то можно - только уйти тяжело - и матрицы с самогасящей лавиной еще расти и расти ;-( — _   (10.12.2006 14:52 91.76.48.79, пустое)
Ответ: Оброс крыльями, так как доступ утерян, может даже безвозвратно. :-(( — _PicoDev (09.12.2006 05:46 24.82.14.170, 207 байт)
- ето мы в курсе. но все же в этой аналитической кухне есть свои грабли. как и везде впрочем. отдельная епархия все-таки. с ув., — Electrovoicer (09.12.2006 23:09 81.201.28.3, пустое)
Не совсем в тему (+) — Sergei_Ilchenko (09.12.2006 01:57 85.21.168.140, 660 байт)
- А... программой интереснее :) Тем более для ретро Z80 :) А он и в EP1C3 влезет, еще и место останется :) — Sergei_Ilchenko (09.12.2006 10:04 85.21.168.140, пустое)
  - Понимаю, это приятно, повозиться месяцок с лишними вещами ради собственного интереса :) :) — SM (09.12.2006 15:00 213.141.159.26, пустое)
    - А вы так не делаете ;-) ? — Sergei_Ilchenko (09.12.2006 16:14 85.21.168.140, пустое)
      - Нет, мне просто некогда в свое удовольствие что-то разрабатывать. — SM (09.12.2006 16:25 213.141.159.26, пустое)
        
        разрабатывать без удовольствия - это неправильно ;-( — _ (10.12.2006 09:42 91.76.51.54, пустое)
- Сорри конечно, но а процик-то там на какой? Там простецкий автомат все сделает. — SM (09.12.2006 02:24 213.141.159.26, пустое)
Мне кажется тут Вам в аналоге надо будет хорошо потрахацца. Сотворить точный пиковый детектор с такой времянкой. А то и несколько их с раздельными сбросами. — SM (08.12.2006 20:32 85.21.237.237, пустое)
- Одного достаточно - на мертвое время мало повлияет. Если это гамма, то импульсы хоть и короткие, но как правило редкие - в естественных условиях не чаще килогерц, коль не внутри реактора — =AVR= (08.12.2006 20:52 80.92.96.19, пустое)
  - гамма-спектрометры неспособные переваривать 200 кгц без просчетов никому не нужны. — Elektronik (13.12.2006 10:59 194.85.99.225, пустое)
  - Импульсы могут быть в среднем редкие, но зато два очень рядом, а то и слиться воедино. — SM (08.12.2006 21:03 85.21.237.237, пустое)
    - Это еще целая отдельная песня со словами "схема антисовпадений". А песен всяких и разных в этой области на толстенный песенник с прицепом — =AVR= (08.12.2006 21:34 80.92.96.19, пустое)
      - Но если завтра нам скажут, что речь вовсе не о гамма-спектрометре, а об анализаторе мелодичности трамвайных звонков, то будет гораздо веселее :) — =AVR=   (08.12.2006 21:36 80.92.96.19, пустое)
        
        эх, мне б щас эту задачу (+) — Electrovoicer   (09.12.2006 14:52 81.201.28.3, 486 байт)
        
        Быстрой оцифровкой пытались делать многие фирмы - получалась ерунда. Грамотный пик-детектор - 99% успеха — =AVR=   (09.12.2006 15:27 80.92.96.19, пустое)
        
        быстрой оцифровкой делают многие фирмы, в том числе и Oxford Instruments, чей авторитет не нуждается в подтверждении (+) — Electrovoicer   (09.12.2006 20:24 217.118.78.1, 167 байт, ссылка)
        
        Нихрена ж себе источник там торчит, 20 mCi...... — -=Shura=-   (09.12.2006 22:24 69.143.120.132, пустое)
        
        Нихрена ж себе источник там, 20 mCi.... — -=Shura=-   (09.12.2006 22:25 69.143.120.132, пустое)
        
        Там свинец и коллиматор узенький — =AVR=   (09.12.2006 22:28 80.92.96.19, пустое)
        
        А если достать и скормить кому-нибудь в рамках новомодных тенденций? :-) — -=Shura=-   (09.12.2006 22:31 69.143.120.132, пустое)
        
        можно и скормить. но главное в этом деле была и остается (+) — Electrovoicer   (09.12.2006 22:42 81.201.28.3, 217 байт)
        
        Это всё опять же от задачи зависит — -=Shura=-   (09.12.2006 22:44 69.143.120.132, 63 байт)
        
        да, конечно. я то все больше о количественном анализе — Electrovoicer   (09.12.2006 22:46 81.201.28.3, пустое)
        
        Паш, а не знаешь, какие там порядки общего счета и среднестатистической ширины импульса? — =AVR=   (09.12.2006 22:14 80.92.96.19, пустое)
        
        Оно-то сложнее, но не всем нужно — -=Shura=-   (09.12.2006 20:32 69.143.120.132, пустое)
        
        оно то как раз проще во многих отношениях (+) — Electrovoicer   (09.12.2006 21:32 81.201.28.3, 270 байт)
        
        Поэтому-то я так дотошно и допрашивал автора насчет наложений, и когда выяснил, что они ему по барабану - предложил простейшее, проверенное и эффективное решение — =AVR=   (09.12.2006 22:17 80.92.96.19, пустое)
        
        распространеная задача измерения количества серы в нефтепродуктах с (+) — Electrovoicer   (09.12.2006 21:41 81.201.28.3, 207 байт)
        
        Так я ж и говорю - прямая оцифровка дает богатые возможности, которые далеко не всем нужны — -=Shura=-   (09.12.2006 21:37 69.143.120.132, пустое)
        
        Да, особенно когда ее можно сделать в рамках разумной себестоимости. Поэтому про ППДшные высокоразрешающие (>4К каналов) спектрометры я пока еще не слышал — =AVR=   (09.12.2006 22:24 80.92.96.19, пустое)
        
        Сейчас делают почти все, кто этим занимается. — APM   (13.12.2006 14:57 159.93.14.8, 47 байт, ссылка)
        
        Делают кореша чего-то. Лично с ними не работаю, деталей не знаю — -=Shura=-   (09.12.2006 22:30 69.143.120.132, пустое, ссылка)
        
        Нет, я имел в виду прямую оцифровку, конечно. А это старые добрые железяки с многомикросекундными (>2) SAR ADC. Лет ..надцать назад у Ortec уже был серийный 8К ППД - разумеется, с аналоговым пик-детектором и вилкинсоновским АЦП — =AVR=   (09.12.2006 22:51 80.92.96.19, пустое)
        
        Да если сейчас 14 бит 200 msps это ширпотреб, то что через год будет? — SM   (09.12.2006 23:37 213.141.159.26, пустое)
        
        А, ну это тоже не за горами. — -=Shura=-   (09.12.2006 23:03 69.143.120.132, пустое)
        
        У быстрой оцифровки главное хороший сампл-холд. Или их гребенка. А его, хороший, сделать, те же сложности, что и пиковый детектор. Так что быстрая оцифровка имеет такое же право на существование, особенно если это гребенка среднебыстрых АЦП. — SM   (09.12.2006 16:08 213.141.159.26, пустое)
        
        Пиковый детектор куда как попрощее сэмпл-холда и даёт (в данном случае) более корректные результаты — -=Shura=-   (09.12.2006 16:52 69.143.120.132, пустое)
        
        Как раз в данном случае сампл-холд это пиковый детектор со сбросом, который отключается когда надо от сигнала, Так что ничего попроще нету — SM   (09.12.2006 16:59 213.141.159.26, пустое)
        
        С точностью до наоборот - пиковый детектор это сэмпл-холд, который отключается когда надо от сигнала. :-) Именно за счет этого он даёт более корректный результат :-) — -=Shura=-   (09.12.2006 17:08 69.143.120.132, пустое)
        
        Короче, склихософфский, то, о чем говорил я, и есть гребенка пиковых детекторов, по кругу подключаемых к сигналу. Итого каждый из них на время "отключки" есть холд. А на время "подключки" делает сампл пика сигнала :) — SM   (09.12.2006 17:13 213.141.159.26, пустое)
        
        Дык вся разница только в одном - S/H отключается от сигнала по определённому времени, а PD по максимуму амплитуды — -=Shura=-   (09.12.2006 17:16 69.143.120.132, пустое)
        
        А этот S/H, о котором я, по обоим факторам одновременно. Т.е. по истечение времени "sample" он не реагирует на дальнейшее превышение уровня над хранимым. — SM   (09.12.2006 17:20 213.141.159.26, пустое)
        
        Как это ни называй, все равно это крутится вокруг ключа, запоминатора (интегратора или кондера), и компаратора — =AVR=   (09.12.2006 17:23 80.92.96.19, пустое)
        
        Аминь :-): — -=Shura=-   (09.12.2006 17:27 69.143.120.132, пустое)
        
        Аминь :-): — -=Shura=-   (09.12.2006 17:24 69.143.120.132, пустое)
        
        Как раз в данном случае сампл-холд это пиковый детектор со сбросом, который отключается когда надо от сигнала, Так что ничего попроще нету. — SM   (09.12.2006 16:57 213.141.159.26, пустое)
        
        Правильно, об одном и том же говорим — =AVR=   (09.12.2006 16:13 80.92.96.19, пустое)
Если это гамма-спектрометр, а тем более с ППД, то ничего путного ты ТАКИМ ПУТЕМ не получишь ни с какими ПЛИС и АЦП — =AVR= (08.12.2006 19:52 80.92.96.19, пустое)
- А что это такое :) ? — Sergei_Ilchenko (09.12.2006 01:47 85.21.168.140, пустое)
  - Ответ: Оптика. Спектроскопия. Метод счёта фотонов. — DmitryK (09.12.2006 15:59 193.41.175.142, пустое)
    - Ответ: В качестве детектора, конечно, тот же ФЭУ со всеми вытекающими. Скорости счёта 1е5 - 5е5 импульсов в секунду. — DmitryK (09.12.2006 16:14 193.41.175.142, пустое)
      - Все правильно. А какое мертвое время допускается при 500К/с? — =AVR=   (09.12.2006 16:17 80.92.96.19, пустое)
        
        Ответ: Не более 100 нс. — Dmitry_K   (09.12.2006 16:20 193.41.175.142, пустое)
        
        5%, значит. Ну обычно для верхней загрузки 10% допускают, но не суть важно. А что с совпадениями/антисовпадениями - разруливаются или игнорируются? — =AVR=   (09.12.2006 16:25 80.92.96.19, пустое)
        
        Это предпоследний или последний уточняющий вопрос, после ответа буду готов изложить рекомендации — =AVR=   (09.12.2006 16:33 80.92.96.19, пустое)
        
        Ответ: Игнорируются — Dmitry_K   (09.12.2006 16:38 193.41.175.142, пустое)
        
        Ну тогда все ясно. Рекомендации внутри(+) — =AVR=   (09.12.2006 17:18 80.92.96.19, 2092 байт)
        
        Ну ещё АЦП может быть приемлимым из тех, что для субдискретизаццыи применяют. При 100Мсэмпл у его полоса тракта и УВХ под гиг-полтора может быть. А может и не быть. ;О) Смотреть нада. — -mse-   (11.12.2006 09:48 83.239.86.98, пустое)
        
        Они обычно все конвейерные, не прокатит нахрапом — =AVR=   (11.12.2006 12:50 80.92.96.19, пустое)
        
        Да не надо там гигагерцового АЦП, а десяток каналов 50-100-мегагерцовых. Главное хорошие "запоминаторы" :) — SM   (09.12.2006 17:31 213.141.159.26, пустое)
        
        Во-во, и все это, плюс нехилая ПЛИС, вместо одного пристойного пик-детектора, банального 10-МГЦ АЦП и копеечной Меги :) — =AVR=   (09.12.2006 17:34 80.92.96.19, пустое)
        
        Зато там есть больше возможностей пообрабатывать. На предмет близких импульсов например. — SM   (09.12.2006 17:35 213.141.159.26, пустое)
        
        А я предпочитаю больше возможностей позарабатывать, а не пообрабатывать :) — =AVR=   (09.12.2006 17:36 80.92.96.19, пустое)
        
        Дык я тоже это предпочитаю. Сделаешь прибор лучше (точнее, шустрее, функциональней, и т.п.), дороже продашm :) — SM   (09.12.2006 17:43 213.141.159.26, пустое)
        
        Блин, опять глюкалово — SM   (09.12.2006 17:32 213.141.159.26, пустое)
        
        Да не надо там гигагерцового АЦП. Там надо десяток каналов 50-100 мгц, и десяток хороших "запоминаторов". И ПЛИС. И никаких процессоров. — SM   (09.12.2006 17:31 213.141.159.26, пустое)
        
        Да не надо там гигагерцового АЦП, а десяток каналов 50-100-мегагерцовых. Главное хорошие "запоминаторы" :) — SM   (09.12.2006 17:31 213.141.159.26, пустое)
        
        Кстати, а какие ковырял? Мы сеичас Canberrовский комплекс хотим прикупить — -=Shura=-   (09.12.2006 17:23 69.143.120.132, пустое)
        
        Ortec, Canberra, Exploranium, Picodas, McPhar,... От Ortec самые лучшие впечатления остались, но дело было давно и детали усклерозились — =AVR=   (09.12.2006 17:31 80.92.96.19, пустое)
    - А что является источником импульсов - ФЭУ или фотодиод (хотя, если фотонов, то очевидно ФЭУ)? — =AVR= (09.12.2006 16:12 80.92.96.19, пустое)
  - Прибор для измерения энергетического спектра гамма-излучения радионуклидов с полупроводниковым детектором гамма-квантов — =AVR= (09.12.2006 02:55 80.92.96.19, пустое)
    - Я не на 100% уверен, но уж больно специфические параметры импульсов у автора - чистейшей воды ГС с ППД — =AVR= (09.12.2006 03:04 80.92.96.19, пустое)
      - А почему не получится ? — Sergei_Ilchenko (09.12.2006 10:06 85.21.168.140, пустое)
        
        См. ниже. Нужен аналоговый запоминающий пик-детектор перед АЦП, а с ним и ПЛИС может не понадобиться — =AVR= (09.12.2006 15:25 80.92.96.19, пустое)
Ответ: — __hard (08.12.2006 17:52 193.111.254.58, 595 байт)
- Вообще-то насчет кидать сырые данные через 232 - это я погорячился :) — __hard (08.12.2006 18:46 193.111.254.58, 376 байт)
  - Ответ: — Dmitry_K (08.12.2006 18:56 193.41.175.142, 93 байт)
    - Ответ: — __hard (08.12.2006 19:13 193.111.254.58, 325 байт)
- Еще в ПЛИС можно разместить буфер FIFO для исключения потерь в RS232. — dmv (08.12.2006 18:27 217.23.67.58, пустое)
ИМХО, показания АЦП пользовать как адрес инкрементируемого регистра. На самый худой конец сваять линию задержки. На 10-100нС будет небольшой. — -mse- (08.12.2006 17:44 83.239.86.98, пустое)
- Именно так и делается, но из-за дикой ДИНАМИЧЕСКОЙ ошибки любого АЦП на 50-нс входных импульсах без их аналоговой растяжки (дополнительная S/H, пик-детектор с управляемым сбросом) фактическое разрешение будет плачевным - не более половины ENOB, т.е. 6 бит для 12-бит АЦП — =AVR= (08.12.2006 19:56 80.92.96.19, пустое)
  - Вся фишка там в том, что у импульсов верхушка не плоская, а очень острая (при ширине пьедестала в 50 нс это обычно 5..10 нс), и для оцифровки на лету (неважно, синхронной или асинхронной) требуется не 100-МГЦ, а 2..3-ГГЦ АЦП. Эти грабли уже давно исследованы многими в теме — =AVR= (08.12.2006 20:15 80.92.96.19, пустое)
    - Если известно что импульсы такой формы, то с какой стати не вытянуть пик мат. обработкой этих 5 отсчетов? — __hard (08.12.2006 20:24 193.111.254.58, 89 байт)
      - Все паспортные параметры АЦП указываются для условий, когда измеряемое напряжение за время измерения находится в оговоренных рамках. А вот рамки эти оговаривают весьма невнятно - то в процентах, то еще как. Реально S/H требует столько же времени, сколько само преобразование, поэтому 5-нс иголку запоминает отвратительно — =AVR=   (08.12.2006 20:50 80.92.96.19, пустое)
        
        В общем то да, согласен.. При экспоненциальной форме верхушка из пары отсчетов на пъедестале фигово выйдет — __hard   (08.12.2006 21:16 193.111.254.58, пустое)
        
        Это еще цветочки, а там еще и ягодок полное болото - как очевидных, так и неприметных на первый взгляд :( — =AVR=   (08.12.2006 21:32 80.92.96.19, пустое)
        
        Ответ: Да.....Похоже, задачка не подъёмная.... — Dmitry_K   (09.12.2006 16:34 193.41.175.142, пустое)
        
        Более чем подъемная, к тому же много раз уже успешно решенная. Читай сюды --> — =AVR=   (09.12.2006 17:20 80.92.96.19, пустое, ссылка)
        
        Ответ: Большое человеческое спасибо всем участвовашим в обсуждении. Останавливаюсь на варианте с пик-детектором. — Dmitry_K   (12.12.2006 15:57 193.41.175.142, пустое)

Перейти к списку ответов | Конференция | Раздел "Электроника" | Главная страница | Карта сайта

Амплитудный анализатор импульсов

Ответы

Отправка ответа