[发明专利]一种具有稳谱功能的多通道数字化谱仪

权利要求书

1.一种具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：该数字化谱仪由前端模拟电路、ADC转化电路、FPGA电路和通信模块四个部分组成，四部分之间以串行方式连接，核脉冲信号由前端模拟电路进入谱仪，经过信号调理之后进入ADC转化电路，由ADC转化电路完成模拟信号的数字化转换，之后数字信号进入FPGA电路进行数字信号处理，处理结果经通信模块传输到计算机之中； 所述FPGA电路根据计算结果向前端模拟电路提供增益控制信号，并接受前端模拟电路中高速比较器的比较结果。

2.根据权利要求1所述的具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：所述前端模拟电路由衰减器、VGA、差分放大器和高速比较器四部分构成，前端模拟电路包含四个输入通道，高速比较器和差分放大器均为两个通道共用一个芯片；脉冲信号进入谱仪之后，经衰减器按固定比例衰减，同时衰减器为连接电缆提供阻抗匹配，之后衰减信号进入VGA，由VGA按照FPGA提供的增益控制信号放大输入信号，VGA输出信号分为两路，一路进入差分放大器，经差分放大器缓冲之后直接驱动ADC的输入端，另一路进入高速比较器与特定阈值进行比较，比较结果输入到FPGA之中。

3.根据权利要求2所述的具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：当高速比较器的输入信号长期低于特定阈值或输入通道闲置时，FPGA控制ADC进入休眠状态，从而使整个通道进入休眠模式。

4.根据权利要求1所述的具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：所述ADC电路采用两个100M采样率12位精度双通道流水线型ADC芯片，每个ADC芯片的采样时钟均是由FPGA所提供的100MHz时钟信号，在该时钟信号下ADC连续不断地采样输入信号，并通过数据总线将转换结果输出到FPGA中。

5.根据权利要求1所述的具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：所述FPGA电路是整个谱仪的数据处理和控制单元，数字信号由ADC电路输入到FPGA电路后，由FPGA完成数字信号处理工作，同时FPGA控制着VGA的增益以及通讯模块与计算机之间的通讯；所述 FPGA芯片内部具有采样时钟发生器，用以根据已有时钟产生ADC采样所需的100MHz时钟信号；数字信号进入FPGA后，经过平滑滤波器进行平滑处理，之后数据流分为两路，分别进入快慢两种时间参数的梯形滤波器，快时间参数的梯形滤波器能够准确保留脉冲信号中的时间信息，经后端的数据处理后将时间信息提取出来，慢时间参数的梯形滤波器能够准确保留脉冲信号中的幅度信息，经后端数据处理后将幅值信息提取出来，这两类提取出来的重要信息经双口RAM缓冲之后被送往通信模块；FPGA内部具有外围模块控制逻辑，接收高速比较器的输出信号，向VGA提供增益控制信号，并通过通信控制信号控制通信模块的工作状态；上述信号处理所需要的平滑滤波器、梯形滤波器、存储器、采样时钟发生器以及各种外部模块控制逻辑均由FPGA内部的Verilog HDL程序实现。

6.根据权利要求1所述的具有稳谱功能的多通道数字化谱仪，其特征是：所述通信模块为谱仪与计算机之间的接口，通信模块主要由USB2.0芯片及其外围电路构成，通信模块按照USB2.0协议，将由并行总线输入而来的能谱信息转化为通用串行信号与计算机进行通信。