【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及波形数字化电子学，尤其涉及一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路及控制方法。
技术介绍
1、波形数字化技术在时间飞行探测器系统、中微子测量实验、伽马射线测量等粒子物理实验中发挥着至关重要的作用，成为未来粒子物理实验前端电子学的重要发展趋势之一。通过探测器波形，实验者能够获取波形所携带的所有物理信息。图1为现有技术中利用波形数字化技术获取信号信息的过程示意图。如图1所示，探测器输出波形（模拟信号）经过adc（模拟数字变换器）转化为波形数据（数字信号），通过数字信号处理系统对波形数据进行拟合、插值和甄别即可获得波形所携带的时间信息。传统的波形数字化技术通常依赖于高速模拟数字变换器，其集成度低、成本高、功耗大，并且随着采样率提高，其效率受限。
2、为解决这些问题，提出了基于开关电容阵列（sca）的专用集成电路（asic）的波形数字化技术，这种技术使用模拟采样加数字变换的方法。图2为现有技术中开关电容阵列电路原理示意图。其中，开关电容矩阵高速采样模拟信号，然后慢速高精度adc进行数字化，解决了高速采样和高精度模拟到数字变换之间的矛盾。此技术兼具高采样速率、低功耗、高通道集成度、低成本等优点，使其在高精度时间测量方面尤为引人注目。
3、在现有的sca技术中，输入信号通过总线分发到各个采样单元，这些单元循环对输入信号进行采样。当脉冲波形到来时，所有采样单元停止循环采样，同步进行量化、读出。然而，由于存储在电容阵列上的模拟信号在量化和读出期间造成的死时间，新的采样无法进行，导致波形的丢失。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路及控制方法，能在不改变电路前提下，根据不同的控制方式工作于不同的采样模式。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路，包括：n路功率分配器、n个sca芯片、时钟管理模块以及fpga；其中，n≥2，sca为开关电容阵列，fpga为现场可编程门阵列；
4、输入信号经过n路功率分配器后分为相同的n路信号，每路信号连接单独的sca芯片，时钟管理模块的输出分别连接每一sca芯片，fpga分别连接时钟管理模块与n个sca芯片，向时钟管理模块输出控制信号，以及向各个sca芯片发送触发信号，实现不同采样模式的切换。
5、一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路的控制方法，用于控制前述的电路，该方法包括：
6、通过fpga向时钟管理模块输出控制信号，控制时钟管理模块产生时钟，为各个sca芯片提供采样时钟，以及向各个sca芯片发送触发信号，用以控制sca芯片停止采样，实现电路在不同采样模式的切换。
7、由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，由于在电路中并行设置多个sca芯片，配合fpga（现场可编程门阵列）和时钟管理模块，在不改变外部电路情况下，能实现切换不同的模式进行采样，能实现采样单元n倍的采样深度、更高的事例率、更高的采样率和更高的精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，包括：N路功率分配器、N个SCA芯片、时钟管理模块以及FPGA；其中，N≥2，SCA为开关电容阵列，FPGA为现场可编程门阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，还包括：所述FPGA向时钟管理模块输出时钟产生信号，控制时钟管理模块产生时钟，为各个SCA芯片提供采样时钟，以及向各个SCA芯片发送触发信号，用以控制SCA芯片停止采样。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，所述FPGA中设有采样控制电路，用于向各个SCA芯片发送触发信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，所述时钟管理模块中设有锁相环电路与数字移相器；在FPGA的控制下，由锁相环电路产生N个时钟信号，并经数字移相器进行相位调节后分发给N个SCA芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，采样模式包括：高采样深度模式、高事例率模式、高采样率模
6.根据权利要求5所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，高采样深度模式的工作过程如下：
7.根据权利要求5所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，高事例率模式的工作过程如下：
8.根据权利要求5所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，高采样率模式的工作过程如下：
9.根据权利要求5所述的一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，高精度模式的工作过程如下：
10.一种基于SCA芯片的多模式波形数字化电路的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1~9任一项所述的电路，该方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，包括：n路功率分配器、n个sca芯片、时钟管理模块以及fpga；其中，n≥2，sca为开关电容阵列，fpga为现场可编程门阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，还包括：所述fpga向时钟管理模块输出时钟产生信号，控制时钟管理模块产生时钟，为各个sca芯片提供采样时钟，以及向各个sca芯片发送触发信号，用以控制sca芯片停止采样。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，所述fpga中设有采样控制电路，用于向各个sca芯片发送触发信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于sca芯片的多模式波形数字化电路，其特征在于，所述时钟管理模块中设有锁相环电路与数字移相器；在fpga的控制下，由锁相环电路产生n个时钟信号，并经数字移相器进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦家军，王鹤翔，赵雷，曹喆，陈楷仁，李嘉铭，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。