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报告人：袁中权 导 师： 季振山 研究员 2011 .3.11

报告人：袁中权 导 师： 季振山 研究员 2011 .3.11. ASIPP. 基于 PXI 的积分器设计. ASIPP. 报告主要内容. 1. 常用的积分器实现方法 2. 我所已用的积分器 3. 基于 PXI 的积分器设计思路 4. 下一步计划. ASIPP. 1. 常用的积分器实现方法. 1.1 模拟积分器. (R1 是平衡电阻， C1 是滤波电容）. C 是积分电容. R 是积分电阻. 理想模拟积分器 假定是理想器件且没有输入误差. 理想情况. 线性误差. 非线性误差. ASIPP. 模拟积分器. 实际模拟积分器.

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报告人：袁中权 导 师： 季振山 研究员 2011 .3.11

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Presentation Transcript

  1. 报告人：袁中权 导 师： 季振山 研究员 2011 .3.11 ASIPP 基于PXI的积分器设计

  2. ASIPP 报告主要内容 1.常用的积分器实现方法 2.我所已用的积分器 3.基于PXI的积分器设计思路 4.下一步计划

  3. ASIPP 1.常用的积分器实现方法 1.1模拟积分器 (R1是平衡电阻，C1是滤波电容） C是积分电容 R是积分电阻 理想模拟积分器假定是理想器件且没有输入误差

  4. 理想情况 线性误差 非线性误差 ASIPP 模拟积分器 实际模拟积分器

  5. ASIPP 模拟积分器 对于模拟积分器，线性误差即积分漂移是影响整个积分器输出精度最重要的因素，可以认为它是随着时间线性单调增加，所以有效的方法就是扣除斜率。以积分器前某段时间的漂移斜率作为依据，后面的采集都以这个斜率为基准实现实时扣除。

  6. ASIPP y(n) y(t) AD 积分运算 1.2数字积分器 s(n) s(t) DA 优点：动态范围大；不存在电容泄漏现象等 缺点：原始微分信号值不能太大,不能超过AD的电压范围；存在积分运算误差及模数转换器的量化误差

  7. ASIPP 1.3模数混合积分器 前端模拟积分器已经实现信号的积分，数字部分对积分结果进行误差修正。

  8. ASIPP 2 我所已用的积分器 2.1自动补偿零漂积分器 利用CPLD逻辑控制积分前自动调零比较方便、响应速度快等 用电容来储存模拟量，随时间推移电容会不可避免有泄漏现象

  9. ASIPP 2.2 DSP扣除斜率补偿式积分器 模拟电路的简单快速和数字电路的处理能力 对漂移采用近似直线计算斜率处理进行扣除

  10. ASIPP 2.3实时补偿型积分器 设计比较简单、对零漂进行实时性扣除等 实验前必须调零，实验中由于环境的变化，调好的零点不可避免的发生变化，电容泄漏问题等。

  11. ASIPP 3.基于PXI的积分器设计 结合我所在积分器的研制方法积累的很多宝贵的经验，以及EAST目前正在使用的实时补偿积分器的现有情况。随着EAST放电时间的增长，实验对于积分器的性能提出了更高的要求，改善其性能的方法可以考虑在实时补偿积分器的输出进行修正，采用PXI是一种可选的方案，用PXI扣除漂移的方法

  12. 实时补偿积分器 PXI扣除斜率 V1 Vi ASIPP 初步方案： V0

  13. ASIPP 什么是PXI？ • PXI (PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展) 是一种总线规范。是PCI在仪器领域的扩展,它将CompactPCI规范定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。 • PXI是以PCI(Peripheral Component Interconnect)及CompactPCI为基础再加上一些PXI特有的信号组合而成的一个架构。 • 一方面PXI继承了PCI的电气信号，使得PXI拥有如PCI bus的极高传输数据的能力。另一方面，PXI采用和CompactPCI一样的机械外型结构，因此也能同样j具有高密度、坚固外壳及高性能连接器的特性。

  14. 3.1硬件组成 一个PXI硬件系统由几项组件组成，包含了一个机箱、系统控制器（System controller module）以及数个外设模块（Peripheral modules）。在积分器设计，(NI PXI 1042Q)机箱 ,(NI PXI-8110RT)控制器和(NI PXI 7842R)外设模块

  15. 7842R 8110RT 8路模拟输入, 200 kHz独立采样率, 16位分辨率, ±10 V ，8路模拟输出, 1 MHz独立更新率, 16位分辨率, ±10 V 96条数字线, 可配置为速率高达40 MHz的输入、输出、计时器或自定义逻辑 Virtex-5 LX50 FPGA, 可通过LabVIEW FPGA模块对其编程 实时操作系统 LabVIEW RT，四核 CPU，时钟频率2.26 GHz， 系统的最大吞吐量132 MB/s 插槽的最大吞吐量132 MB/s 标准内存2 GB 1042Q 8个插槽, 支持CompactPCI和 PXI模块,最大系统带宽132 MB/s

  16. 3.2 软件设计 NI PXI使用的开发语言是labview,是一种图形化语言。LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件 。其特点是在同一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件（即所谓的虚拟仪器） c=add(a,b); 图形化编程语言 文本编程语言

  17. 要实现PXI扣除斜率的功能，关键是在PXI设计一个符合功能的程序。在上述的PXI系统中，其程序开发步骤是：首先在个人PC机上设计符合功能的labview程序，然后经编译调试后，下载到PXI控制器——主机程序7842R板卡——FPGA程序要实现PXI扣除斜率的功能，关键是在PXI设计一个符合功能的程序。在上述的PXI系统中，其程序开发步骤是：首先在个人PC机上设计符合功能的labview程序，然后经编译调试后，下载到PXI控制器——主机程序7842R板卡——FPGA程序

  18. 信号处理的流程

  19. example 程序1 曲线拟合

  20. example 例子2 采集显示 信号发生器提供的10Hz,峰峰值1.8v的正弦信号

  21. 4.下一步计划 在熟悉labview的软件操作后，尝试实现扣除误差（扣除斜率，曲线拟合等）的算法。

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