L ời nĩi đầu
2. Phương pháp thiết kế bộ ghi-đo và xử lí tín hiệu
2.2. Các khối chức năng chính
Hình 5.6 trình bày một thiết bị hạt nhân với các khối chức năng chính theo kiểu truyền thống được thay thế bằng một xử lí xung số (DPP). DPP số hố ngõ ra P.Amp, áp dụng phương thức xử lí thời gian thực cho tín hiệu, phát hiện biên độ đỉnh số, nhận và lưu giá trị này vào bộ nhớ biểu đồ để hình thành phổ năng lượng, cịn logic lựa chọn xung sử dụng các tiêu chí khác nhau cho khả năng loại bỏ các xung làm tồi phổ và lối ra, phổ được truyền qua giao diện của DPP tới máy tính.
Hình 5.6:Sơ đồ khối của hệ xử lí xung số.
a. Bộ tiền lọc tương tự
Ngõ vào của hệ phổ kế là ngõ ra của mạch P.Amp nhạy điện tích cho nên để số hố tín hiệu được chính xác cần một bộ tiền lọc tương tự chuẩn bị tín hiệu với các chức năng chính như sau:
- Đặt hệ số khuếch đại và độ dịch thích hợp để sử dụng dải động của ADC, - Thực hiện một số chức năng hình thành xung và lọc nhằm tối ưu hố việc số hố tín hiệu.
b. Biến đổi A/D
ADC 12-bit tiến hành quá trình số hố ngõ ra bộ tiền lọc tương tự ở tốc độ 20 hoặc 40 MHz. Theo thời gian thực, dịng dữ liệu đã số hố này được gửi đến bộ hình thành xung số.
c. Bộ hình thành xung số
Ngõ ra ADC được xử lí liên tục nhờ sử dụng một cấu trúc đường ống riêng
với mục đích phát xung tạo dạng theo thời gian thực. Cấu trúc đường ống riêng thực hiện việc hình thành xung ngõ ra giống như trong bộ khuếch đại hình thành xung truyền thống bất kì, xung được tạo dạng là một thực thể số, đơn lẻ và ngõ ra được chuyển tới DAC.
Cĩ hai kênh xử lí tín hiệu đồng thời trong DPP, kênh “nhanh” và “chậm”, chúng được tối ưu hố để thu nhận dữ liệu trong chuỗi xung tới. Kênh “chậm” là kênh cĩ thời gian hình thành xung dài, được tối ưu hố để thu nhận các biên độ xung chuẩn xác. Giá trị đỉnh đối với mỗi xung trong kênh chậm là một lượng tử số đơn và là ngõ ra cơ bản của bộ hình thành xung. Kênh “nhanh” được tối ưu hố để thu nhận thơng tin thời gian: phát hiện các xung chồng chập trong kênh chậm, đo tốc độ đếm xung vào, đo thời gian tăng của xung, và được tối ưu hố để thu nhận.
d. Logic chọn lựa xung
Logic lựa chọn xung là mạch loại bỏ các xung mà phép đo chuẩn xác khơng thể thực hiện được. Logic này bao gồm các quá trình loại bỏ xung chồng chập, phân biệt thời gian tăng, logic cho phép đĩng/mở tín hiệu ngoài bằng cổng, …
e. Bộ nhớ biểu đồ
Bộ nhớ biểu đồ hoạt động như trong MCA truyền thống, khi nhận biết cĩ xung với giá trị đỉnh riêng, số đếm thuộc ơ nhớ tương ứng tự động tăng lên, kết quả là một biểu đồ chứa nội dung của các sự kiện với giá trị đỉnh tương ứng và đây chính là phổ năng lượng và là ngõ ra cơ bản của DPP.
Hệ xử lí này cũng bao gồm nhiều bộ đếm, đếm toàn bộ các xung được chọn, đếm cả các xung ngõ vào, các sự kiện bị loại,... Các ngõ ra phụ trợ bao gồm bộ phân tích đơn kênh khác nhau, kể cả ngõ ra DAC và các ngõ ra số biểu diễn các dạng xung được chọn từ một số điểm trong quá trình xử lí tín hiệu.
f. Giao diện
Hệ phổ kế bao gồm phần cứng và phần mềm để giao diện các chức năng khác nhau với máy tính, và chức năng cơ bản của giao diện là phải chuyển phổ tới người dùng, đồng thời giao diện cũng điều khiển việc thu nhận dữ liệu bằng cách khởi phát-dừng thủ tục xử lí và xố bộ nhớ.
Ngồi ra, giao diện cịn kiểm sốt quá trình tương tự và số, chẳng hạn xác lập hệ số khuếch đại tương tự hoặc thời gian hình thành xung, DPP sử dụng giao diện qua cổng USB.