一種可控型多通道電荷讀出裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及用于束流監(jiān)測(cè)的多通道電荷前端讀出電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可控型多通道電荷讀出裝置。其特點(diǎn)是包括依次相連的高速開(kāi)關(guān)、帶泄放功能的積分器、多路復(fù)用器、控制邏輯電路、差分輸出驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)采集卡，其用于束流監(jiān)測(cè)分條電離室的電荷(電流)信號(hào)讀出，量程可控，積分時(shí)長(zhǎng)可控，工作方式(連續(xù)讀出/間歇讀出)可控，可以靈活多變的使用；每通道含有兩路(A和B)積分器，它們可以分時(shí)工作，提高了信號(hào)處理效率；采用多路復(fù)用電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)串行輸出，可以有效降低數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的復(fù)雜程度和制造成本，提高重離子治癌系統(tǒng)的精確性。該電路精度高、線性好、靈活性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】—種可控型多通道電荷讀出裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及用于束流監(jiān)測(cè)的多通道電荷前端讀出電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可控型多通道電荷讀出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著重離子治癌技術(shù)的不斷發(fā)展，為了達(dá)到更加優(yōu)良的治療效果，治療終端對(duì)束流品質(zhì)的要求越來(lái)越高。在重離子治癌裝置中，束流空間分布的實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量是該裝置中的關(guān)鍵部分之一。重離子治癌裝置的束流通過(guò)治療終端的分條電離室輸出多通道的微弱電荷(電流)信號(hào)，再通過(guò)多通道電荷(電流)讀出電路可實(shí)現(xiàn)束流空間分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通常情況下，治癌終端用于束流監(jiān)測(cè)的分條電離室輸出的電荷(電流)信號(hào)較小，通道數(shù)較多，采用現(xiàn)有技術(shù)的電流電壓實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換電路會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)量很大，對(duì)后級(jí)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和處理要求較高，這樣導(dǎo)致制造成本相當(dāng)昂貴，其次環(huán)境噪聲對(duì)電路的干擾也較大，影響束流監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種可控型多通道電荷讀出裝置，從而有效解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特點(diǎn)是包括依次相連的高速開(kāi)關(guān)、帶泄放功能的積分器、多路復(fù)用器、控制邏輯電路、差分輸出驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)采集卡，所述的高速開(kāi)關(guān)包括與十六路輸入信號(hào)相連的十TK組聞速開(kāi)關(guān)，每組聞速開(kāi)關(guān)由并列相連的兩路聞速開(kāi)關(guān)SAi和SBi,兩路聞速開(kāi)關(guān)SAi和SBi分別與積分器A和積分器B連接；積分器A的輸出端連接到多路復(fù)用器A，積分器B的輸出端連接到多路復(fù)用器B ;多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的輸出端分別連接到差分輸出驅(qū)動(dòng)電路，差分輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接到數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端；數(shù)據(jù)采集卡與控制邏輯電路連接進(jìn)行雙向通信，控制邏輯電路與高速開(kāi)關(guān)相連。
[0005]所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端發(fā)送外觸發(fā)信號(hào)給控制邏輯電路，控制邏輯電路發(fā)送采集時(shí)鐘信號(hào)與采集觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸入端；所述的控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的通道選擇與切換；控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制高速開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合。
[0006]所述的積分器A輸出的16路VAi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器A的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器A由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Caci?Ca3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器A的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)Votjta, Vouta與差分輸出驅(qū)動(dòng)電路連接，差分輸出驅(qū)動(dòng)器電路輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端AIch1連接；積分器B輸出的16路VBi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器B的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器B由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Cbci?Cb3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器B的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)Votjtb, Votjtb與差分輸出驅(qū)動(dòng)器連接,差分輸出驅(qū)動(dòng)器輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端AI2_3連接。
[0007]所述的控制邏輯電路實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的通信，并控制高速開(kāi)關(guān)SA/Bi和積分器中的泄放開(kāi)關(guān)SHA/Bi的通斷以及多路復(fù)用器的切換。
[0008]所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出口 D0、D1、D2、D3分別與控制邏輯電路CPLD的四個(gè)I/o 口連接，對(duì)應(yīng)傳輸B通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Bin、A通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Ain、數(shù)據(jù)采集使能觸發(fā)信號(hào)DAQ-trig、數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)DAQ-sclk。
[0009]所述的帶泄放功能的積分器由運(yùn)放0P、可調(diào)積分電容和泄放開(kāi)關(guān)組成，高速開(kāi)關(guān)的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容連接，電容的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)，運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)；所述的高速開(kāi)關(guān)Sm的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容Cm的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容Cm上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)SHAi，運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)Vm ;高速開(kāi)關(guān)Sm的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接,運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容CBi的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端,可調(diào)積分電容Cei上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)Smi,運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)Vm ;泄放開(kāi)關(guān)Shm和泄放開(kāi)關(guān)Shm由CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的控制信號(hào)控制其是否泄放，泄放開(kāi)關(guān)Shm和泄放開(kāi)關(guān)Smi的動(dòng)作時(shí)間均小于20ns。
[0010]所述的控制邏輯電路CPLD輸出模擬復(fù)用器A的四路控制信號(hào)CTRL-A至光耦隔離器，輸出模擬復(fù)用器B的四路控制信號(hào)CTRL-B至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Shm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Smi的控制信號(hào)至光耦隔離器。由于所有的Sm信號(hào)是同步的，還可以采用扇出電路得到對(duì)應(yīng)16通道的Sm信號(hào)以減少控制邏輯電路CPLD器件I/O 口的使用，此種方法也同樣適用于得到所有的SB1、SHAi和Smi信號(hào)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其用于束流監(jiān)測(cè)分條電離室的電荷(電流)信號(hào)讀出，量程可控，積分時(shí)長(zhǎng)可控，工作方式(連續(xù)讀出/間歇讀出)可控，可以靈活多變的使用；每通道含有兩路(A和B)積分器，它們可以分時(shí)工作，提高了信號(hào)處理效率；采用多路復(fù)用電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)串行輸出，可以有效降低數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的復(fù)雜程度和制造成本，提高重離子治癌系統(tǒng)的精確性。該電路精度高、線性好、靈活性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的電路原理示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型工作時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。[0016]如圖1至3所示，所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，特點(diǎn)是包括依次相連的高速開(kāi)關(guān)、帶泄放功能的積分器、多路復(fù)用器、控制邏輯電路、差分輸出驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)采集卡，所述的高速開(kāi)關(guān)包括與十六路輸入信號(hào)相連的十六組高速開(kāi)關(guān)，每組高速開(kāi)關(guān)由并列相連的兩路高速開(kāi)關(guān)Sm和SBi，兩路高速開(kāi)關(guān)Sm和Sm分別與積分器A和積分器B連接；積分器A的輸出端連接到多路復(fù)用器A，積分器B的輸出端連接到多路復(fù)用器B ;多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的輸出端分別連接到差分輸出驅(qū)動(dòng)電路，差分輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接到數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端；數(shù)據(jù)采集卡與控制邏輯電路連接進(jìn)行雙向通信，控制邏輯電路與高速開(kāi)關(guān)相連。
[0017]所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端發(fā)送外觸發(fā)信號(hào)給控制邏輯電路，控制邏輯電路發(fā)送采集時(shí)鐘信號(hào)與采集觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸入端；所述的控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的通道選擇與切換；控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制高速開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合。
[0018]所述的積分器A輸出的16路VAi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器A的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器A由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Caci?Ca3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器A的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)Votjta, Vouta與差分輸出驅(qū)動(dòng)電路連接，差分輸出驅(qū)動(dòng)器電路輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端AIch1連接；積分器B輸出的16路VBi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器B的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器B由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Cbci?Cb3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器B的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)Votjtb, Votjtb與差分輸出驅(qū)動(dòng)器連接,差分輸出驅(qū)動(dòng)器輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端AI2_3連接。
[0019]所述的控制邏輯電路實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的通信，并控制高速開(kāi)關(guān)SA/Bi和積分器中的泄放開(kāi)關(guān)SHA/Bi的通斷以及多路復(fù)用器的切換。
[0020]所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出口 D0、D1、D2、D3分別與控制邏輯電路CPLD的四個(gè)I/o 口連接，對(duì)應(yīng)傳輸B通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Bin、A通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Ain、數(shù)據(jù)采集使能觸發(fā)信號(hào)DAQ-trig、數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)DAQ-sclk。
[0021]所述的帶泄放功能的積分器由運(yùn)放0P、可調(diào)積分電容和泄放開(kāi)關(guān)組成，高速開(kāi)關(guān)的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容連接，電容的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)，運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)；所述的高速開(kāi)關(guān)Sm的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容Cm的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容Cm上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)SHAi，運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)Vm ;高速開(kāi)關(guān)Sm的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接,運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容CBi的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端,可調(diào)積分電容Cei上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)Smi,運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)Vm ;泄放開(kāi)關(guān)Shm和泄放開(kāi)關(guān)Shm由CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的控制信號(hào)控制其是否泄放，泄放開(kāi)關(guān)Shm和泄放開(kāi)關(guān)Smi的動(dòng)作時(shí)間均小于20ns。
[0022]所述的控制邏輯電路CPLD輸出模擬復(fù)用器A的四路控制信號(hào)CTRL-A至光耦隔離器，輸出模擬復(fù)用器B的四路控制信號(hào)CTRL-B至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Shm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Smi的控制信號(hào)至光耦隔離器。由于所有的Sm信號(hào)是同步的，還可以采用扇出電路得到對(duì)應(yīng)16通道的Sm信號(hào)以減少控制邏輯電路CPLD器件I/O 口的使用，此種方法也同樣適用于得到所有的SB1、SHAi和Smi信號(hào)。
[0023]所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其工作時(shí)，數(shù)據(jù)采集卡輸出A系列通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Ain和B系列通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Bin,當(dāng)Trig-Ain為高電平且Trig-Bin為低電平時(shí)，表示接下來(lái)的時(shí)間段的電荷(電流)信號(hào)將由A系列通道讀出，A系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)Sm閉合，16個(gè)積分器A中的泄放開(kāi)關(guān)Shm斷開(kāi)，B系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)SBi斷開(kāi)，積分器A開(kāi)始工作，將電荷(電流)在積分電容Cm上轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。接下來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)三種狀態(tài)，第一種狀態(tài)是Trig-Ain為高電平且Trig-Bin變?yōu)楦唠娖?，第二種狀態(tài)是Trig-Ain變?yōu)榈碗娖角襎rig-Bin也為低電平時(shí)，這兩種狀態(tài)發(fā)生時(shí)，表示接下來(lái)的時(shí)間段的電荷(電流)信號(hào)不需要讀出，此時(shí)A系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)Sm斷開(kāi)，16個(gè)積分器A中的泄放開(kāi)關(guān)Shm繼續(xù)斷開(kāi)，B系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)SBi閉合，16個(gè)積分器B中的泄放開(kāi)關(guān)Smi繼續(xù)閉合，數(shù)據(jù)采集使能觸發(fā)信號(hào)DAQ-trig變?yōu)楦唠娖娇刂七壿嬰娐稢PLD對(duì)應(yīng)控制16路模擬復(fù)用器切換，輸出16個(gè)串行電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)差分輸出驅(qū)動(dòng)器輸出16個(gè)串行差分電壓信號(hào)，同時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)DAQ-scIk發(fā)送16個(gè)采集脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)采集A系列通道中的16個(gè)差分電壓信號(hào)，當(dāng)全部完成A系列通道數(shù)據(jù)的采集，則數(shù)據(jù)采集使能觸發(fā)信號(hào)DAQ-trig和數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)DAQ-sclk全部變?yōu)榈碗娖?，A系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)Sm斷開(kāi)，16個(gè)積分器A中的泄放開(kāi)關(guān)Shm閉合；第三種狀態(tài)是Trig-Ain變?yōu)榈碗娖角襎rig-Bin變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，表示接下來(lái)的時(shí)間段的電荷(電流)信號(hào)將由B系列通道讀出，此時(shí)A系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)Sm斷開(kāi)，16個(gè)積分器A中的泄放開(kāi)關(guān)Shm斷開(kāi)，B系列通道的16個(gè)高速開(kāi)關(guān)SBi閉合，16個(gè)積分器B中的泄放開(kāi)關(guān)Smi斷開(kāi)，積分器B開(kāi)始工作，將電荷(電流)在積分電容Cm上轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行第一種情況和第二種情況中所述的A系列通道數(shù)據(jù)的采集。在第一種狀態(tài)和第二種狀態(tài)進(jìn)行中再出現(xiàn)第三種狀態(tài)時(shí)，A系列通道的數(shù)據(jù)采集按照原狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行，電荷(電流)信號(hào)開(kāi)始由B系列通道讀出。以上所述實(shí)現(xiàn)了 A系列通道讀出到B系列通道讀出的轉(zhuǎn)換過(guò)程，而B系列通道讀出轉(zhuǎn)換到A系列通道讀出的過(guò)程與以上所述類似。A系列通道與B系列通道按照此工作流程周而復(fù)始的工作從而實(shí)現(xiàn)了多通道電荷(電流)信號(hào)的讀出。
[0024]所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，可以無(wú)間斷讀出多通道電荷(電流)信號(hào)，也可以間歇讀出多通道電荷(電流)信號(hào)；可以通過(guò)調(diào)節(jié)積分器的積分電容大小實(shí)現(xiàn)輸入范圍為30fC?50uC正負(fù)電荷信號(hào)的讀出；積分時(shí)長(zhǎng)由外部控制，但受限于數(shù)據(jù)采集時(shí)間，如果選用每個(gè)通道40MS/s采樣率的數(shù)據(jù)采集卡，則積分時(shí)長(zhǎng)不得少于500ns，這樣可處理的事例率高達(dá)2*106counts/s ;輸出信號(hào)范圍為-5V?+5V ;可以通過(guò)這16路單元電路任意整數(shù)倍組合實(shí)現(xiàn)多通道電荷(電流)讀出；電路工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了多通道、寬動(dòng)態(tài)范圍正負(fù)電荷(電流)的讀出。該實(shí)用新型還可以廣泛應(yīng)用于核物理實(shí)驗(yàn)和加速器系統(tǒng)的其它電荷(電流)信號(hào)的前端處理。能全程無(wú)間斷的讀出束診監(jiān)測(cè)分條電離室輸出的多通道正/負(fù)電荷(電流)信號(hào)，且具有大動(dòng)態(tài)范圍、良好的線性、智能化并可靈活操作等特點(diǎn)，從而為重離子治癌中的束流分布信息提供簡(jiǎn)單可靠的監(jiān)測(cè)方法與手段。
[0025]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征是包括依次相連的高速開(kāi)關(guān)、帶泄放功能的積分器、多路復(fù)用器、控制邏輯電路、差分輸出驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)采集卡，所述的高速開(kāi)關(guān)包括與十六路輸入信號(hào)相連的十六組高速開(kāi)關(guān)，每組高速開(kāi)關(guān)由并列相連的兩路高速開(kāi)關(guān)SAi和SBi，兩路高速開(kāi)關(guān)Sm和Sm分別與積分器A和積分器B連接；積分器A的輸出端連接到多路復(fù)用器A，積分器B的輸出端連接到多路復(fù)用器B ;多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的輸出端分別連接到差分輸出驅(qū)動(dòng)電路，差分輸出驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接到數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端；數(shù)據(jù)采集卡與控制邏輯電路連接進(jìn)行雙向通信，控制邏輯電路與高速開(kāi)關(guān)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端發(fā)送外觸發(fā)信號(hào)給控制邏輯電路，控制邏輯電路發(fā)送采集時(shí)鐘信號(hào)與采集觸發(fā)信號(hào)給數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸入端；所述的控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制多路復(fù)用器A和多路復(fù)用器B的通道選擇與切換；控制邏輯電路通過(guò)光耦隔離后的控制信號(hào)控制高速開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的積分器A輸出的16路VAi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器A的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器A由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Caci~Ca3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器A的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)VOTA，Vouta與差分輸出驅(qū)動(dòng)電路連接，差分輸出驅(qū)動(dòng)器電路輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)采集卡的模擬差分輸入端AIch1連接；積分器B輸出的16路VBi信號(hào)對(duì)應(yīng)與16通道模擬多路復(fù)用器B的16個(gè)模擬輸入端S0-S15連接，16通道模擬多路復(fù)用器B由控制邏輯電路CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的四路控制信號(hào)Cb ci~Cb3控制其切換，16通道模擬多路復(fù)用器B的輸出端輸出串行的電壓信號(hào)Votjtb, Voutb與差分輸出驅(qū)動(dòng)器連接,差分輸出驅(qū)動(dòng)器輸出的差分電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)米集卡的模擬差分輸入端AI2_3連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的控制邏輯電路實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的通信，并控制高速開(kāi)關(guān)SA/Bi和積分器中的泄放開(kāi)關(guān)SHA/Bi的通斷以及多路復(fù)用器的切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出口 D0、D1、D2、D3分別與控制邏輯電路CPLD的四個(gè)I/O 口連接，對(duì)應(yīng)傳輸B通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Bin、A通道工作觸發(fā)信號(hào)Trig-Ain、數(shù)據(jù)采集使能觸發(fā)信號(hào)DAQ-trig、數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)DAQ-sclk。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的帶泄放功能的積分器由運(yùn)放0P、可調(diào)積分電容和泄放開(kāi)關(guān)組成，高速開(kāi)關(guān)的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容連接，電容的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)，運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)；所述的高速開(kāi)關(guān)Sm的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容Cm的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端,可調(diào)積分電容Cm上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)SHAi,運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)vAi ;高速開(kāi)關(guān)SBi的輸出端與運(yùn)放OP的反相輸入端連接，運(yùn)放OP的正相輸入端接地，運(yùn)放OP的反相輸入端與可調(diào)積分電容Cm連接，電容Cm的另一端連接到運(yùn)放OP的輸出端，可調(diào)積分電容CBi上并聯(lián)一個(gè)泄放開(kāi)關(guān)SHBi ,運(yùn)放OP的輸出端輸出電壓信號(hào)VBi ;泄放開(kāi)關(guān)Smi和泄放開(kāi)關(guān)Smi由CPLD輸出經(jīng)光耦隔離后的控制信號(hào)控制其是否泄放，泄放開(kāi)關(guān)Shm和泄放開(kāi)關(guān)Smi的動(dòng)作時(shí)間均小于20ns。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可控型多通道電荷讀出裝置，其特征在于:所述的控制邏輯電路CPLD輸出模擬復(fù)用器A的四路控制信號(hào)CTRL-A至光耦隔離器，輸出模擬復(fù)用器B的四路控制信號(hào)CTRL-B至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路高速開(kāi)關(guān)Sm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Shm的控制信號(hào)至光耦隔離器，輸出16路泄放開(kāi)關(guān)Smi的控制信號(hào)至光耦隔離器。由于所有的Sm信號(hào)是同步的，還可以采用扇出電路得到對(duì)應(yīng)16通道的Sm信號(hào)以減少控制邏輯電路CPLD器件I/O 口的使用，此種方法也同 樣適用于得到所有的SB1、Smi和Smi信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01T1/29GK203825205SQ201420239410
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月11日
【發(fā)明者】佘乾順, 蘇弘, 千奕, 馬曉莉, 孔潔, 趙紅赟, 張?bào)@蟄, 牛曉陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所