【技术实现步骤摘要】
本技术属于核成像领域，涉及一种用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统。
技术介绍
1、核成像作为一种先进的成像技术，目前已经在医疗诊断、国防安全、核电站监测、核事故处理等多个领域得到了广泛应用。目前主流的核成像设备包括：ct、pet、pet-ct以及pet-mri等高端医学诊疗设备，以及用于放射源定位与搜寻、核电站内部放射性热点监测、安检、核退役、后处理等方面的gamma成像仪。
2、核成像系统主要由探测器系统20、电子学系统21、计算机系统22三部分组成，如图1所示。电子学系统作为关键子系统之一，承担着探测器信号的模拟脉冲采集、fpga数字化处理以及数字信号传输等承上启下的工作。
3、尤其是在探测器输出信号的模拟脉冲采集方面，其性能尤为关键。因为对于核成像系统来说，前端探测器获得的成像信息首先在探测器内部被转换成核脉冲电信号，信号数量往往多达成百上千路。之后这些信号会被核成像电子学系统的adc采集，接着转换为数字信号，再传输到fpga进行信号处理以及信号传输。所以adc芯片的输入信号采样通道的集成度越高、采样速度越快，就越能在有限的空间内完整的保存信号完整波形的信息，从而最终实现高集成度、高性能的核成像功能。
4、目前，用于核脉冲信号采集与处理的电子学系统大多采用传统的并行adc芯片或者低通道数量(4、8或者16)的串行adc芯片，这种设计方式造成现有电子学系统功耗高、体积庞大。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本技术的
2、本技术的技术方案为：
3、一种用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统，其特征在于，包括
4、第一sma连接器1，用于接收前端探测器产生的多路核脉冲信号并将其发送给adc驱动芯片模块19；
5、第二sma连接器2，用于接收外部的触发信号并将其发送给外部触发驱动模块3；
6、所述外部触发驱动模块3，用于调节所收到的触发信号的数字电平，以满足fpga模块16的i/o电平标准；然后将调节后的触发信号发送给所述fpga模块16进行处理；
7、所述gtx电源模块5，用于为所述fpga模块16内的gtx收发器提供所需的电压；
8、时钟模块6，用于根据所述fpga模块16的配置产生多路fpga工作时钟发送给所述fpga模块16，以及根据所述fpga模块16的配置产生adc工作时钟发送给adc模块18；
9、第三sma连接器模块7，用于将收到的连接器信号输入到所述fpga模块16上基于lvcmos_3.3v标准的fpga通用i/o；
10、存储器模块12，用于存储所述fpga模块16的逻辑代码，在fpga电子学系统每次上电时，所述存储器模块12自动将逻辑代码载入所述fpga模块16内；
11、网络模块13，用于所述fpga模块16与计算机进行数据通信；
12、第四sma连接器14，用于将收到的连接器信号输入到所述fpga模块16上基于lvcmos_1.8v标准的fpga通用i/o；
13、adc驱动芯片电源模块17，用于为所述adc驱动芯片模块19提供模拟工作电源；
14、所述adc驱动芯片模块19，用于对输入的多路核脉冲信号进行转差分处理，生成差分信号并发送给所述adc模块18；
15、所述adc模块18，用于提供多种不同数据采样模式，根据收到的工作时钟对输入的所述差分信号进行采样后发送给所述fpga模块16进行处理；所述fpga模块16根据每一数据采样模式配置一对应的工作时钟；
16、adc电源模块15，用于为所述adc模块18提供工作电压。
17、进一步的，所述fpga模块16采用xc7k325t-2ffg900芯片。
18、进一步的，还包括第一光纤接口10和第二光纤接口11，用来实现所述fpga模块16与外部设备之间的光纤数据通信。
19、进一步的，还包括一led模块8，所述led模块8包含8个led灯，分别用于指示外部触发驱动模块3、时钟模块6、存储器模块12、网络模块13、fpga模块16、adc驱动芯片电源模块17、adc模块18、adc驱动芯片模块19的上电运行状态。
20、进一步的，还包括一usb串口模块9，用于实现所述fpga模块16与计算机的usb串口通讯。
21、进一步的，所述adc驱动芯片模块19包括16片ada4950-2芯片。
22、进一步的，所述时钟模块6为lmk04826芯片。
23、进一步的，所述adc电源模块15采用3片tps74401电源芯片为所述adc模块18提供avcc_1v8、dvdd_1v8以及dvdd_1v2工作电压。
24、进一步的，所述adc模块18为ads52j90芯片。
25、本技术采用1个基于jesd204b/lvds双接口的高集成度adc芯片和现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga，以下简称fpga)作为核心模块，选用业界通用sma连接器作为32路模拟信号的输入接口，选用ada4950-2芯片来驱动adc芯片的模拟差分输入端口，选用lmk04826芯片提供多路高精度可编程时钟，实现了一种多达9种工作模式的新型、灵活的核成像电子学系统。
26、本技术采用32个sma连接器(每个sma连接器连接1路模拟脉冲信号)、16个ada4950-2芯片、1片ads52j90芯片、1片xilinx公司的高性能kintex7系列xc7k325t-2ffg900芯片以及1片lmk04826可编程时钟芯片相结合，实现了如表1所示9种工作模式的数据采集硬件系统。
27、本技术采用业界基于jesd204b/lvds数据传输接口的8/16/32通道adc—ads52j90与xilinx公司kintex7系列fpga相结合，实现9种核脉冲信号采集模式的电子学硬件方案。采用fpfa对lmk04826芯片编程，提供adc采样时钟和fpga系统时钟；本技术能够实现32路模拟脉冲信号输入、20路外部触发信号输入、基于lvcmos_3.3v电平标准的4路fpga通用i/o以及lvcmos_1.8v电平标准的4路fpga通用i/o。
28、采用2路数据传输速率可达12.5gbps的光纤接口，实现与外部设备通信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，所述FPGA模块(16)采用XC7K325T-2FFG900芯片。
3.根据权利要求1所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，还包括第一光纤接口(10)和第二光纤接口(11)，用来实现所述FPGA模块(16)与外部设备之间的光纤数据通信。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，还包括一LED模块(8)，所述LED模块(8)包含8个LED灯，分别用于指示外部触发驱动模块(3)、时钟模块(6)、存储器模块(12)、网络模块(13)、FPGA模块(16)、ADC驱动芯片电源模块(17)、ADC模块(18)、ADC驱动芯片模块(19)的上电运行状态。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，还包括一USB串口模块(9)，用于实现所述FP
6.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，所述ADC驱动芯片模块(19)包括16片ADA4950-2芯片。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，所述时钟模块(6)为LMK04826芯片。
8.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，所述ADC电源模块(15)采用3片TPS74401电源芯片为所述ADC模块(18)提供AVCC_1V8、DVDD_1V8以及DVDD_1V2工作电压。
9.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的FPGA电子学系统，其特征在于，所述ADC模块(18)为ADS52J90芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统，其特征在于，所述fpga模块(16)采用xc7k325t-2ffg900芯片。
3.根据权利要求1所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统，其特征在于，还包括第一光纤接口(10)和第二光纤接口(11)，用来实现所述fpga模块(16)与外部设备之间的光纤数据通信。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于多通道核脉冲信号采集与处理的fpga电子学系统，其特征在于，还包括一led模块(8)，所述led模块(8)包含8个led灯，分别用于指示外部触发驱动模块(3)、时钟模块(6)、存储器模块(12)、网络模块(13)、fpga模块(16)、adc驱动芯片电源模块(17)、adc模块(18)、adc驱动芯片模块(19)的上电运行状态。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于多...
【专利技术属性】
技术研发人员：周魏，章志明，王培林，胡婷婷，李道武，丰宝桐，李晓辉，黄先超，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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