一、基于SPRITE探测器的低噪声前置放大器的设计（论文文献综述）
曾维,马家君,王昊仁,陈运洪[1]（2021）在《激光陀螺前置放大电路噪声分析及优化设计》文中研究说明激光陀螺前置放大器是激光陀螺光电检测系统中极为重要的一部分,文中利用激光陀螺信号微弱、极易受干扰的特点,系统地研究了激光陀螺前置放大电路的噪声特性,并设计了一种低噪声、大动态范围的激光陀螺前置放大电路。对放大电路噪声模型进行分析,得出低噪声前置放大器设计中运算放大器、探测器等重要元件的选取原则,在电路结构上采用MOSFET共漏接法构成前置放大电路输入级能有效减小噪声。此外,光电转换电路的反馈支路设计可以提高信噪比。实验结果表明,该放大电路满足激光陀螺的实际要求,并且信噪比得到了提高。
杜珊娜[2]（2021）在《纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究》文中认为随着科学技术的蓬勃发展,信息安全性受到越来越多人的广泛关注。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,基于量子力学基本原理,可以为通信双方提供信息理论上无条件安全性,窃听者不能在不被发现的情况下得到任何信息,成功的QKD过程可以使合法通信双方共享一组安全密钥。在QKD分类不同的协议中,基于纠缠态的连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）具有抗额外噪声强、可实现源无关安全性、与现有光纤网络易兼容、使用成熟的平衡零拍探测（Balanced Homodyne Detector,BHD）技术等优势,且光场纠缠具有远距离扩展潜力,有望在未来实现大范围的量子网络。基于上述发展潜力,我们首先建立了稳定的长距离强抗额外噪声的纠缠态CV-QKD实验系统,之后从实用性、安全性以及高速化三方面进一步推进纠缠态CV-QKD技术的发展。本论文主要的研究内容以及创新点如下:1.实现连续变量EPR纠缠态在50 km光纤信道上的密钥分发实验。首先使用内部放有周期性极化磷酸氧钛钾晶体的四镜蝶形共振腔产生高纠缠度双色连续变量纠缠源,其中810 nm光场留在本地Alice端,可以进行直接测量或者将其携带的量子信息保存至本地的量子存储载体（如Rb原子）上;另一束1550 nm光场用于量子信息的远距离传输。测量端,我们使用DAQ高速采集卡采集光场正交分量值,经过一系列数据处理过程,得到在标准光纤中传输50 km后纠缠态的正交相位和以及正交振幅差分量的纠缠度依然达到-0.315 dB和-0.354 dB,满足EPR判据,说明Alice和Bob共享的双模态仍然是正交纠缠态。纠缠态CV-QKD 比同传输距离下的相干态CV-QKD可获得更高的安全密钥率。2.实现纠缠态CV-QKD与相邻通道间隔为100 GHz的五通道经典光进行密集波分复用实验。其中每个经典通道发射功率各为2 mW,且经过速率为2.5 Gb/s和10 Gb/s的非归零键控调制。实验过程中,我们首先分析经典光在与量子信号同步传输过程中容易引入到量子信道的额外噪声源,其中值得注意的是,当通信距离较短时,四波混频噪声将成为引入到量子系统中的主要额外噪声源,严重影响安全密钥率的生成。因此,我们建立四波混频噪声产生额外噪声的理论计算模型,并从实验上验证其正确性,最终利用不等频率间隔摆放技术消除四波混频噪声影响,进而实现长距离纠缠态CV-QKD与强经典光的共存。3.实现纠缠态源无关CV-QKD实验。Alice和Bob可以在纠缠源不可信的条件下共享安全密钥,进一步提高纠缠态CV-QKD系统的实际安全性。我们选取产生密钥率最高的纠缠源参数,调节正交振幅和正交位相分量的随机测量基比例为0.1:0.9,在Charlie到Alice的等效距离和Charlie到Bob的光纤传输距离组合分别为（0 km,60km）、（1 km,40km）和（2km,20km）的情况下,分别取得每脉冲安全密钥率为 0.0034 bits、0.0058 bits和0.021 bits。4.设计并制作了可测量40 MHz重复速率脉冲光场的平衡零拍探测器。理论计算时域BHD信噪比,设计RLC高通滤波电路显着提高脉冲重复频率,抑制电子学暗噪声,并调节放大器参数、精心设计电荷放大器反馈电路部分,在可测量高速脉冲信号情况下尽量提高信噪比,得到能够测量40 MHz高重复速率脉冲信号、且当每脉冲的光子数为9.9×107下信噪比为14.5 dB的BHD,为高速CV-QKD系统提供不可或缺的测量装置。
王友林[3]（2021）在《光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现》文中认为传统的双向卫星时间传输（TWSTT）和卫星共视法已经无法满足精密时间同步需求,基于光纤的时间同步系统由于成本低,且具有较强的抗干扰性和高稳定性,已 经成为构建地面时钟基准网的研究热点。但光纤通信系统中激光器、脉冲发生器、电光调制器和光接收器等器件以及光纤链路的噪声和非线性等都成为制约系统性能提升的首要因素。其中,光纤时间同步系统中的光接收和中继模块用于光信号正常接收和转发,无疑对系统性能指标具有显着影响。保证接收端适应输入信号动态范围的变化,实现时间同步信号的“无失真”放大并引入较小的噪声,同时保持较高的稳定性,将是设计光接收和中继的关键技术难题。由于单频正弦信号存在周期性相位模糊的问题且基于高精度锁频求频差的定时技术尚在研究论证阶段,光纤时间同步系统通常以脉冲作为承载,以强度调制或相位调制等方式,将电同步信号转换为光信号送入光纤链路中。之后通常采用环回法（Round-Trip）或双向比对法,依托脉冲上升沿,在系统发送端将环回的接收信号和原始发送信号进行时间比对,从而完成验证和反馈以实时调整时间同步特性,实现时间粗同步。可见脉冲边沿的优化和接收放大很大程度上影响着系统同步水准,是关注的焦点。基于上述背景,本文主要研究内容如下:（1）低噪宽带平衡光电探测器时间同步信号常选用2～5 V纳秒级上升沿的秒脉冲,涵盖DC至射频等宽带频率成分,宽带探测下低噪设计保证接收脉冲时引入较小干扰是一大挑战。而长距离传输后光信号大幅衰减要求探测器提供较高灵敏度。此外接收后中继回传时要匹配中继模块的触发电平。最后为兼容相干解调系统,需要设计平衡探测。为此本文探讨并自研了多种结构光电探测器,其中基于跨阻放大（TIA）的高增益、宽动态和高速特性,选用低噪声电流的光电探测专用芯片并使用低噪设计以限制宽带高频噪声;选用大压摆率芯片产生大幅度快速上升沿响应;引入Bias-Tee低高频分离规避直流耦合对运放线性工作的影响并单独进行低频精密放大;最终设计并实现了双路放大低噪（平衡）光电探测器。该探测器高频通频带为10 kHz～360 MHz,跨阻增益10.8 kΩ,本底噪声13 mVpp;低频通路为电光调制器提供了底噪小于6 mVpp的DC～4 kHz低噪反馈控制信号。达到和商用探测器同等水平。平衡探测器两臂共模抑制比（CMRR）在高频段达11 dB以上。经实验测试验证,在使用该探测器的实验室1400 km光纤时间同步时间双向比对系统中测得时间同步抖动标准差即STD等于29.77 ps@27 hour。背靠背情况下STD=13.18 ps@45 hour。满足实验室系统基本要求。（2）宽带功分器进行时间比对时,需要使用宽带功分器以保证两路比对信号的高度一致性（同源性）,从而提高时间同步的精确性和稳定性。因而设计一分二甚至一分N等分功分器是必要的,其中二、三端口间要具备尽可能高的隔离度以削弱端口间信号的相互影响。以威尔金森功分器为理论基础,基于多节λ/4阶梯阻抗变换和阻抗变换低通原型滤波器,设计完成了 DC～400 MHz微带线和集总LC型宽带二等分功分器。两种功分器分配损耗小于3.7 dB,二、三端口隔离度13 dB以上。测得系统方波发生器同一端口功分出的两路信号时间比对稳定性STD<1.4 ps,明显优于方波发生器两不同端口测得的约7 ps的STD指标。（3）亚纳秒级脉冲发生器同时为改善光纤链路中的脉冲特性,可在发送端或接收中继处引入脉冲发生器,通过原脉冲信号触发,重新产生更高质量的脉冲信号。基于射频晶体管（RF BJT）的雪崩效应,设计实现了亚纳秒级脉冲发生器。测得输出脉冲下降沿达600ps以内,接入系统后显着缩短了同步脉冲的边沿上升时间。下降沿时间抖动STD<8ps,没有明显降低源脉冲的稳定性。
邱翔宇[4]（2021）在《基于ZYNQ的HIAF束流强度探测器数据采集系统的研究》文中进行了进一步梳理强流重离子加速器装置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,简称HIAF）是《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》确定的“十二五”建设重点内容之一,将建设一台具有国际领先水平的下一代强流重离子加速器装置。HIAF集成加速器系统、实验终端系统及配套设施,是一台束流指标领先、多学科用途的重离子科学研究装置,为重离子束应用研究提供先进的实验平台。束流强度测量系统是加速器的重要组成部分,为研究人员提供加速器各位置的流强信息。流强测量系统由束流探头、前端电子学和数据采集系统等几个部分组成。以单丝探测器为例,重离子束流轰击在直径50微米的镀金钨丝上,带电粒子的电荷会在单丝上积累并输出微弱的电流信号,电流信号反映了单丝所处位置的束流强度。在测量中心流强100u A的束流时,探测器输出最大电流为1u A～1.5u A,输出电流是束流强度的1/100。加速器束流强度探测器输出信号具有电流强度较小,动态范围较大的特点。本文为HIAF设计了一套基于Xilinx FPGA（Field Programmable Gate Array）的加速器流强数据采集系统,该系统包括前端电子学、校准电流源、模数转换电路、数字信号处理电路和相应的供电电路。该系统使用可编程跨阻放大器（Trans-Impedance Amplifier,TIA）和贝塞尔滤波器来实现对单丝探测器输出的微弱电流信号的转换和放大;使用18 bit高精度ADC（Analog to Digital Converter）实现模数转换;通过部署在Xilinx XC7Z015芯片（ARM+FPGA SOC,System on Chip）上的程序实现数字滤波、系统控制、网络通信、多路触发等功能。该系统既支持科研人员远程测量加速器流强,又可以与装置上其他设备联锁,实现触发采样、触发输出等操作。通过合理的功能区分和布局,本系统在一块14cm×20cm的电路板上实现了传统束流强度数据获取系统中多台设备的功能。本文首先在第一章介绍了束流强度传感器数据获取系统的应用背景和意义。第二章介绍了国内外常见的束流强度测量方法,根据HIAF的物理需求给出了电子学对应的技术指标,进而确定了系统设计方案。第三章详细介绍了本系统的硬件设计:针对前端电子学进行了噪声来源分析与计算,并设计了与采样电路配套的低噪声低压差线性电源（Low Dropout Regulator,LDO）供电电路和前端控制电路;通过对模数转换芯片工作原理的分析,结合接口标准、抗干扰能力、采样精度、采样速度等要求选择合适的ADC芯片;根据运算能力和功能需求选择FPGA芯片和外部接口,并设计配套的供电电源组电路。第四章主要介绍了本系统的软件算法设计:在ZYNQ的可编程逻辑部分部署ADC驱动程序、前端电子学控制程序和FIR（Finite Impulse Response）滤波降噪程序,在处理系统部分部署嵌入式Linux操作系统和LWIP（Light Weight IP）网络通信协议。前端电子学和ADC芯片在数字电路的控制下对模拟信号进行采集和模数转换,数据在本地进行滤波降噪后通过千兆以太网上传到上位机。最后在第五章对该系统进行了功能验证和性能测试,测试结果证明本系统可以实现预想功能,能够较好地满足单丝探测器的信号测量需求。在第六章中进行了简要总结,指出了本系统相对于传统束流强度测量系统的创新之处,也分析了通过实验暴露出的不足,并规划了下一阶段的改进计划和建议。测试结果显示,全系统功能正常,前置放大器实现100倍到108倍可调节信号增益,输入电流信号范围为40p A-4m A,采样率1Msps,积分非线性误差为0.185%,能够满足束流强度测量需求。下一阶段的重点是提高ADC芯片采样率,降低电路本底噪声。本工作的创新点主要有三点:第一,相较于多板结构的传统束流强度测量系统,本系统将前端电子学、校准电流源、模数转换电路和数据处理模块集成在一块电路板上,实现了体积和功耗的双重压缩;第二,相较于传统流强测量系统使用的固定增益前端电子学和低位数ADC芯片,本系统通过设计可变增益前置放大器,选择高精度ADC芯片,增加抗干扰设计等措施提高了信号采集质量,扩大了信号采集范围;第三,本系统软硬件均为自主研发产品,相较于部分使用商业设备的传统流强测量系统具有更好的扩展性和升级潜力。
徐婉秋[5]（2021）在《硅微条探测系统的设计与实现》文中提出工作在空间环境中的航天器容易受到影响发生故障,其中最常见的故障为单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）。以航天电子系统中常用的现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为研究对象,判断FPGA内部是否发生SEU有静态测试和动态测试两种方法,这两种方法并不能对SEU进行定位。确定SEU的位置及其发生原因,可以帮助航天器进行预警与故障修复。基于以上背景,本文提出了一种硅微条探测系统,该系统可以获取空间粒子入射到FPGA上的位置及能量。主要工作包括:（1）硅微条探测系统前端探测阵列的结构设计,其结构的设计直接决定了此系统的定位误差。（2）提出了硬件电路系统设计方案,此方案可以将硅微条探测阵列输出的电荷信号依次串行读出,且满足系统要求。硬件设计部分主要包括电源电路、AD转换电路、前端电子学集成芯片ASIC的外围电路以及FPGA的设计电路。（3）基于Verilog硬件编程语言,实现了FPGA对前端电子学集成芯片ASIC的控制功能,AD数据读取与存储功能以及串口通信功能,最终将硅微条探测系统的读出数据完整的传输到上位PC机中。（4）对硅微条探测系统进行测试,实验数据表明,系统比较稳定,可测得的最小LET阈值为0.08 Me V/mg·cm2,线性度优于99.8%,积分非线性度（INL）为1.81%,动态测试范围为0.08～7.8 Me V/mg·cm2。此系统实现了对空间粒子入射位置及能量的测量,与SEU监测方法相结合,可以帮助判定FPGA中SEU事件的发生与空间粒子的相关性,同时定位SEU的位置。为了抑制噪声的干扰,在设计时,对PCB板的布局布线进行了优化,同时设计了专用的屏蔽壳进行遮光处理并隔离外部干扰。
管传亮[6]（2021）在《无线光通信PPM调制解调系统研究与设计》文中研究指明无线光通信又被称为自由空间光通信,它利用光信号进行信息的传输,将自由空间作为光信号的传播介质。无线光通信融合了传统的无线电通信和光纤通信的优点,具有传输频带宽、频带资源不受管制、抗电磁干扰能力强、保密性高等优势。随着光器件技术的进步以及5G等信息技术快速发展带来的海量数据通信需求,无线光通信技术具有广阔的应用前景。在无线光通信系统中,一般采用强度调制、直接检测的方案,常用的调制方式有OOK调制和脉冲位置调制（PPM）,两者相比较,PPM调制具有更高的功率效率和更低的误码率,OOK则更加简单,并且带宽效率更高,但是抗干扰性不如PPM。考虑到大气信道对光信号的吸收和散射导致的信号衰减,以及大气湍流对光信号的影响,本文选择PPM调制作为无线光通信系统的调制方式。本文重点研究了 PPM调制解调的方法,详细分析了 PPM调制解调中各个步骤的原理,提出了全新的符号同步方法,该方法比传统的符号同步方法更加简单直接、稳定可靠;本文基于FPGA还实现了 PPM信号的调制、位同步、符号同步以及解调,最终在无线光通信系统中采用了本文设计的PPM调制解调方案,经过误码仪测试,可以实现零误码的通信。本文的主要工作如下:1.通过理论分析和计算,比较了 PPM调制和OOK调制在功率效率、带宽效率、传输容量以及错误概率上各自的特点;2.基于FPGA,设计了 PPM调制的方案,在软件仿真平台进行了仿真实验,并且将代码下载到FPGA中进行了实验,实现了 PPM的正确调制;3.分析了传统的符号同步方法的优缺点,并提出了全新的符号同步方法,该方法简单直接且更加可靠,在软件仿真平台进行了仿真实验,并且将代码下载到FPGA中进行了实验,实现了 PPM的正确符号同步;4.基于FPGA实现了数字锁相环的设计,并且用于PPM信号的位同步,经过仿真和在FPGA上进行实验,实现了 PPM的正确位同步;在无线光通信系统中采用本文设计的PPM调制解调方案,并进行了实际的实验,实现了零误码通信过程。
李蕾[7]（2021）在《X射线像素探测器中低噪声前端电路的设计》文中进行了进一步梳理自利用X射线脉冲星进行航天器自主导航的构想被提出以来,就因为其高精度、抗干扰等优越的性能受到各方的关注。随着脉冲星自主导航技术的发展,高速、高精度、低噪声的X射线探测器成为脉冲星自主导航技术的关键一环,因此对X射线探测器读出芯片的前端读出电路的噪声等性能也提出了更高的要求。本文针对X射线像素探测器开展了读出电路芯片的研究和设计,进行了X射线像素探测器读出电路芯片中低噪声前端读出电路的设计和仿真验证,实现了对入射X射线脉冲信号的击中时间信息以及能量幅值信息的提取和输出,并基于华虹宏力0.13μm CMOS工艺,完成了前端读出电路的版图设计与后仿真。读出电路芯片的像素阵列为40×50,单个像素版图大小为80μm×80μm,总体版图大小为5000μm×5000μm。后仿真结果表明,单个像素的总电流为15.11μA,电荷到电压的增益为0.088mV/e-,“时间移步”偏差为23.3ns,非线性误差为2.35%,等效噪声电荷为40.61 e-,读出电路芯片的总电流为31.5m A。在CMOS读出电路芯片第一版芯片XPIXR＿v1的成功流片与封装后,进行其测试工作,对测试结果进行总结分析,测试结果表明,CMOS读出电路芯片XPIXR＿v1的总电流为32.0m A,非线性误差为2.79%,等效噪声电荷为38.75e-,满足设计要求。开展了CMOS读出电路芯片像素一致性的分析,分析了导致2000个像素单元不一致的原因,并对前端读出电路进行了一致性优化设计,包括双端输入的电荷敏感放大器、电压比较器以及补偿DAC等,并对前端电路进行了仿真和版图设计,单个像素版图大小为80μm×80μm。在此工作基础上,完成了第二版CMOS读出电路芯片XPIXR＿v2A的电路以及版图设计,像素阵列为40×50,总版图大小为5000μm×5000μm。前端读出电路的后仿真结果表明,优化后的像素单元总电流为18.19μA,增益为0.079 mV/e-,“时间移步”偏差为113.6ns,非线性误差为1.53%,像素间的不一致性可以控制在峰峰值10mV,标准差1.6mV以内,等效噪声电荷为27.06e-。
谭文[8]（2021）在《基于Si半导体的空间粒子辐射探测系统研究与设计》文中指出空间辐射环境是宇宙空间探索和载人航天飞行面临的最主要风险因素之一。空间粒子探测对保障航天活动的正常进展和宇航员的生命安全,减少或消除带电粒子对航天器材料和宇航员的危害以及开展其他科学研究是至关重要的。目前,卫星搭载的空间粒子探测器载荷体积都比较大,难以满足宇航员随身携带的需求,并且应用于宇航员关键器官的剂量监测较少。为了解决这一问题,本文以近地轨道（Low Earth Orbit,LEO）空间的带电粒子为监测目标,设计了基于硅（Si）半导体探测器的便携式低噪声低功耗辐射剂量仪和多通道脉冲测量能谱仪。本文主要完成工作如下:首先,本文分析了 LEO空间的带电粒子能量和通量;对比了几种常见的探测器,选择了 Si作为探测带电粒子的传感器。本文通过Geant4模拟了质子和电子在Si中的沉积能量,确定了 Si探测器探测带电粒子的沉积能量范围为100KeV-6MeV。同时,针对Si和探测的沉积能量范围,本文设计了与之相匹配的辐射检测系统。其次,为了宇航员能够随身携带并实时测量,本文提出了一种低功耗低噪声的便携式剂量仪设计方案,该方案以低功耗MSP430FR6989单片机为核心控制器,结合放大电路、粒子能量甄别电路和偏压电路等实现了对带电粒子的测量。其中,本文设计了一种变压器,搭配倍压整流电路为Si提供30V的偏置电压;为了测量带电粒子在Si探测器中的沉积能量,本文设计了一种低噪声低功耗的电荷灵敏放大电路（Charge Sensitive Amplifier,CSA）和滤波成形电路,通过仿真验证了放大电路设计的准确性;为了提高剂量仪的能量分辨力和测量精度,本文设计了一种粒子能量甄别电路,设置可编程的比较阈值电压,通过测量脉冲信号的宽度以代替传统脉冲信号的幅度,大大降低了系统功耗。最后,根据所测脉冲信号宽度推算出带电粒子在Si探测器中的沉积能量,并计算得到剂量、剂量率、累计剂量率等信息。再次,为了探测空间中宇航员关键器官的辐射剂量,本文设计了一种多通道脉冲测量能谱仪。其中,Si探测器及其偏置电压和前端读出放大电路结构与剂量仪的保持一致。此外,本文在能谱仪中设计了基于LTC2295的ADC转换电路和基于XC7K325TFFG900核心板的FPGA外围电路等。ADC转换电路对放大后的脉冲信号进行采集,FPGA实现对脉冲信号峰值的提取、数据存储、计数和能谱成形等功能。本文设计了一款上位机软件—FPGA粒子探测,实现上位机与FPGA的指令控制和数据传输。最后,为了验证剂量仪和能谱仪设计的有效性和准确性,本文搭建了测试空间粒子辐射探测系统的实验平台。首先,测试了 Si探测器的暗电流和能量分辨率等参数;然后,采用函数信号发生器和放射源241Am（5486 KeV）、239Pu（5155 KeV）对剂量仪、能谱仪进行了测试。实验结果表明,本文设计的便携式剂量仪整机运行总功耗约为2.16 mW,线性拟合度高达99.5%,241Am能量分辨率约为2.63%;能谱仪通过多通道ADC采集脉冲信号的幅度值,并由FPGA中的峰值提取算法得到脉冲信号的峰值,最终将数据上传至FPGA粒子探测软件进行解析处理。
陈荣叠[9]（2021）在《窄带微弱光电流信号检测技术研究》文中研究指明随着科学技术的进步,人类在各个领域的探索越来越深入,所面临的挑战也逐渐增大,其中微弱光电流检测便是其中重要的一环。近年来,微弱信号检测理论得到较大的发展,因此微弱光电流检测也取得了相当大的进展,但是在实际的工业应用中,检测仪器的测试环境并不能得到很好的保障。若噪声过大,光电流过小,则要有效的提取出有用信号便相当困难,因此在光电流检测中还存在诸多的问题需要解决:第一,微弱光电流信号通常是淹没在噪声背景之下的,随着市场精度需求的提高,系统对前级检测电路的信噪比需求也更大;第二,一般微弱光电流检测设备的体积较大,价格昂贵而且对外界因素的要求较高。针对上述问题,本文对噪声背景下的窄带微弱光电流进行研究与分析,并设计了相对应的检测电路,其主要工作内容如下:1.研究微弱光电流检测原理,介绍电子器件的内部噪声类型,并分析了光电探测器和运算放大器的等效噪声模型。2.利用锁定放大器原理与晶体滤波器给出总体设计方案与模块划分。在前置放大电路中,分析了跨阻放大电路的等效噪声模型,并提出两种噪声抑制手段,然后根据课题信号特征设计了基于LC并联谐振的前置放大电路,并详细介绍了前置放大电路中的关键器件选型问题与PCB布板问题。3.为了保证混频信号的无杂散动态范围,设计了五阶椭圆低通滤波器,使混频信号的SFDR达到了80d Bc以上,确保了信号调制与解调的谱纯度;设计了移相电路从硬件角度控制本振信号的相位;利用仪表放大器设计了差分RF衰减滤波器,保证解调信号的精度。在完成电路板设计之后,结合课题项目需求指标,对相关参数进行分析与测试,验证了本文设计的可行性。
孙文健[10]（2021）在《基于先进ASIC VATA160芯片的前端读出电子学设计》文中研究说明随着科学技术的不断发展,各种核物理实验所需的实验平台随之建立,实验平台的建立为核物理实验的发展提供了必备条件。随着核物理实验的规模越来越大,应用在核物理实验的探测器也随之快速发展。现在,探测器的种类越来越多,规模越来越大,通道数多而且探测单元密度高。为了更好的采集探测器输出的信号,对连接探测器的读出电子学系统提出了新的需求。本次研究针对新的读出需求,介绍一种具有高集成度、多通道、低功耗、高数据传输速率,并且具有较强的扩展性和通用性的前端读出电子学系统。该前端读出电子学系统根据读出需求实现对输入信号的传输和采集,用来保障核物理实验后续数据的分析和处理。读出电子学系统主要基于VATA160电荷测量专用集成电路（Application Specific Integrating Circuit,ASIC）和Flash型现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）进行设计,VATA160 ASIC芯片是IDEAS公司对VA32升级改进的一款芯片。采用VATA160电荷测量专用集成电路对输入信号进行处理,并由逻辑控制单元将采集到的数据传输到上位机进行存储分析。主要内容包括:前端读出电子学系统硬件结构、控制逻辑设计、主要模块的仿真、上位机设计、性能测试、与探测器的联调测试。为了验证前端读出电子学系统设计的可靠性,对读出电子学系统的工作性能进行了测试。经测试,基线噪声值仅占整个读出电子学系统量程范围的0.02%,噪声干扰小;通道的积分非线性好于0.80%;同时,读出电子学系统的通道间串扰小,长期工作稳定性好。与探测器的联调表明,读出电子学系统可以成功读出锶-90放射源发散出的粒子击打在塑闪探测器上产生的电信号。最后,对前端读出电子学系统作出总结与展望,该系统具有较大的动态范围和集成度,并且具有较强通用性,对于未来多种核物理实验的研发,具有广泛适应性。同时,模块化的设计为下一步的升级做了准备。
二、基于SPRITE探测器的低噪声前置放大器的设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于SPRITE探测器的低噪声前置放大器的设计（论文提纲范文）
（1）激光陀螺前置放大电路噪声分析及优化设计（论文提纲范文）
| 1 前置放大器设计指标 |
| 1.1 激光陀螺光电信号特点 |
| 1.2 前置放大器设计要求 |
| 2 光电转换电路的噪声分析 |
| 2.1 光电转换电路的噪声分析 |
| 2.2 光电转换电路输入级的噪声优化 |
| 2.3 反馈回路的噪声优化 |
| 2.4 光电转换电路的相关参数计算 |
| 2.5 前置放大电路低噪声设计原则 |
| 3 前置放大电路设计 |
| 3.1 光电转换电路设计 |
| 3.2 第二级、第三极放大器电路设计 |
| 3.3 主要参数计算 |
| 4 实验结果与分析 |
| 5 结论 |
（2）纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息 |
| 1.2 量子密钥分发概述 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 光纤信道纠缠态连续变量量子密钥分发实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及关键技术 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 自由空间到光纤光耦合技术 |
| 2.2.3 掺铒光纤放大器 |
| 2.2.4 探测器性能 |
| 2.3 数据处理过程 |
| 2.3.1 数字混频滤波 |
| 2.3.2 数据同步 |
| 2.3.3 最优纠缠度理论 |
| 2.3.4 关联度值的修正 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多路强经典光与纠缠态CV-QKD的密集波分复用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 额外噪声源分析 |
| 3.2.1 复用器的隔离度 |
| 3.2.2 瑞利散射 |
| 3.2.3 受激非弹性散射 |
| 3.2.4 交叉相位调制 |
| 3.3 自发拉曼噪声 |
| 3.4 四波混频噪声 |
| 3.4.1 光纤中四波混频场理论 |
| 3.4.2 四波混频产生额外噪声理论模型 |
| 3.4.3 四波混频噪声光子数的测量 |
| 3.4.4 四波混频产生额外噪声的测量 |
| 3.5 纠缠态CV-QKD与强DWDM经典通道共存 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于纠缠态的源无关CV-QKD实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 最佳纠缠度参数选择 |
| 4.4 测量基的随机切换 |
| 4.5 测量结果与分析讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 用于纳秒脉冲光场测量的时域平衡零拍探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 探测器的设计 |
| 5.3 探测器信噪比计算 |
| 5.4 探测器的制作过程 |
| 5.5 探测器的性能测试 |
| 5.5.1 实验测试装置与调试过程 |
| 5.5.2 真空起伏噪声轨迹图的测量 |
| 5.5.3 光脉冲分辨率 |
| 5.5.4 线性响应 |
| 5.5.5 探测器稳定性测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 6.1 本文小结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 光纤时间同步的历史和研究现状 |
| 1.3 光纤通信系统与光接收模块 |
| 1.3.1 光接收机 |
| 1.3.2 低噪宽带光电探测器 |
| 1.3.3 宽带功分器和窄脉冲发生器 |
| 1.4 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 光电探测器基础 |
| 2.1 光电二极管 |
| 2.2 运算放大器基础 |
| 2.2.1 运放基础知识 |
| 2.2.2 性能参数 |
| 2.3 运放类型 |
| 2.3.1 几种运放类型 |
| 2.3.2 电流反馈型运放 |
| 2.4 前置放大电路 |
| 2.4.1 HIA高阻放大 |
| 2.4.2 LIA低阻放大 |
| 2.4.3 TIA跨阻放大 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低噪光电探测器设计 |
| 3.1 需求分析 |
| 3.2 基本结构和噪声分析 |
| 3.2.1 前置放大噪声分析 |
| 3.2.2 跨阻前置放大稳定性 |
| 3.3 技术路线 |
| 3.4 电路设计与仿真 |
| 3.4.1 光电二极管选型 |
| 3.4.2 跨阻单端结构 |
| 3.4.3 跨阻低高频分离结构 |
| 3.4.4 跨阻单端转差分结构 |
| 3.4.5 低阻单端转差分结构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光电探测器电路实现与实验 |
| 4.1 稳压芯片与直流供电 |
| 4.2 物料选取 |
| 4.2.1 阻容感元件 |
| 4.2.2 其他 |
| 4.3 PCB设计和器件封装 |
| 4.3.1 板材选取 |
| 4.3.2 PCB设计与布局布线 |
| 4.3.3 电路封装 |
| 4.4 电路测试与结果分析 |
| 4.4.1 探测器概览 |
| 4.4.2 测试系统搭建 |
| 4.4.3 跨阻放大结构 |
| 4.4.4 低阻放大结构 |
| 4.4.5 探测器时间稳定度测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光纤时间同步系统接收和中继模块优化 |
| 5.1 超窄脉冲发生器 |
| 5.1.1 电路结构与原理 |
| 5.1.2 电路设计与仿真 |
| 5.1.3 性能测试 |
| 5.2 宽带功分器 |
| 5.2.1 功分器基础 |
| 5.2.2 微带线宽带功分器 |
| 5.2.3 集总宽带功分器 |
| 5.2.4 性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（4）基于ZYNQ的HIAF束流强度探测器数据采集系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状与常见束流测量方法 |
| 1.3 论文研究内容与结构 |
| 第2章 重离子加速器束流强度测量 |
| 2.1 数据获取系统需求分析 |
| 2.2 数据获取系统方案设计 |
| 2.2.1 前置放大器选型设计 |
| 2.2.2 电源芯片选型设计 |
| 2.2.3 模数转换芯片选型设计 |
| 2.2.4 数据处理芯片选型设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 数据采集系统的硬件设计 |
| 3.1 微弱信号检测理论 |
| 3.2 模拟电路设计 |
| 3.2.1 可编程增益前置放大器 |
| 3.2.2 二级放大电路设计 |
| 3.2.3 降噪滤波设计 |
| 3.2.4 校准信号源设计 |
| 3.2.5 前端控制电路设计 |
| 3.2.6 模拟供电电路设计 |
| 3.3 模数转换电路设计 |
| 3.3.1 模数转换电路整体设计 |
| 3.3.2 模数转换电路中的隔离降噪设计 |
| 3.4 基于ZYNQ的数字信号处理电路设计 |
| 3.4.1 功能需求与最小系统设计 |
| 3.4.2 触发电路设计 |
| 3.4.3 通信接口电路设计 |
| 3.4.4 存储电路设计 |
| 3.4.5 数字供电电路设计 |
| 3.5 PCB布局布线要点 |
| 3.5.1 布局思路 |
| 3.5.2 PCB分层设计 |
| 3.5.3 地平面与电源层的划分 |
| 3.5.4 信号完整性设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 数据采集系统的软件设计 |
| 4.1 开发工具介绍 |
| 4.2 PL端逻辑控制程序设计 |
| 4.2.1 ADC驱动程序设计 |
| 4.2.2 FIFO存储与AXI互联设计 |
| 4.2.3 同步与触发逻辑程序设计 |
| 4.2.4 数字滤波器选型与设计 |
| 4.3 PS端软件设计 |
| 4.3.1 PS端网络通信设计 |
| 4.3.2 嵌入式Linux系统移植 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 系统功能验证与性能测试 |
| 5.1 测试平台介绍 |
| 5.2 模拟电路测试 |
| 5.2.1 电流源功能测试 |
| 5.2.2 信号调理功能测试 |
| 5.3 数字电路测试 |
| 5.3.1 数据采集工作时序验证 |
| 5.3.2 束流模拟测试 |
| 5.3.3 以太网功能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）硅微条探测系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及意义 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 硅微条探测器原理及特性 |
| 2.1 硅微条探测器的基本原理 |
| 2.2 硅微条探测器信号的特性 |
| 2.2.1 能量分辨 |
| 2.2.2 位置分辨 |
| 2.2.3 噪声分析 |
| 2.3 硅微条探测器的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 电荷测量技术 |
| 3.1 前置放大器 |
| 3.1.1 电压灵敏前置放大器 |
| 3.1.2 电流灵敏前置放大器 |
| 3.1.3 电荷灵敏前置放大器 |
| 3.1.4 对比分析 |
| 3.2 模拟信号处理 |
| 3.2.1 滤波-成形电路 |
| 3.2.2 寻峰-峰保电路 |
| 3.3 模数转换 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 硅微条探测系统硬件设计 |
| 4.1 硅微条探测系统硬件设计方案 |
| 4.2 硅微条探测阵列设计 |
| 4.2.1 结构设计 |
| 4.2.2 位置误差分析 |
| 4.3 前端电子学设计 |
| 4.3.1 ASIC芯片的选择 |
| 4.3.2 ASIC结构与功能 |
| 4.3.3 ASIC信号处理 |
| 4.3.4 模数转换电路 |
| 4.4 硅微条探测器耦合方式 |
| 4.5 主控FPGA设计 |
| 4.5.1 FPGA芯片介绍 |
| 4.5.2 FPGA硬件设计 |
| 4.6 电源模块的设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 硅微条探测系统软件设计 |
| 5.1 硅微条探测系统软件设计方案 |
| 5.2 IDE3160 时序控制模块 |
| 5.3 AD采样程序 |
| 5.4 RS232 通信模块 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 硅微条探测系统测试 |
| 6.1 系统搭建 |
| 6.2 测试方案 |
| 6.2.1 使用信号发生器测试 |
| 6.2.2 使用激光测试 |
| 6.3 测试结果分析 |
| 6.3.1 稳定性测试 |
| 6.3.2 线性测试 |
| 6.3.3 动态范围测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）无线光通信PPM调制解调系统研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 无线光通信国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外无线光通信研究现状 |
| 1.2.2 国内无线光通信研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作及文章内容安排 |
| 第二章 PPM调制的分析 |
| 2.1 PPM调制的基本原理 |
| 2.1.1 单脉冲位置调制 |
| 2.1.2 差分脉冲位置调制 |
| 2.1.3 多脉冲位置调制 |
| 2.1.4 总结 |
| 2.2 无线光通信系统信道模型 |
| 2.3 PPM与OOK调制的功率效率比较 |
| 2.4 PPM与OOK调制的带宽效率比较 |
| 2.5 PPM与OOK调制的传输容量比较 |
| 2.6 PPM与OOK调制的误码率比较 |
| 2.7 大气信道特性对光信号的影响 |
| 2.7.1 大气吸收与散射 |
| 2.7.2 大气湍流 |
| 2.8 几何衰减 |
| 2.9 总结 |
| 第三章 基于FPGA的PPM调制解调设计 |
| 3.1 系统整体原理 |
| 3.2 发射机 |
| 3.2.1 基于FPGA的PPM调制设计 |
| 3.2.2 激光器 |
| 3.2.3 光学天线 |
| 3.3 接收机 |
| 3.3.1 接收光学天线 |
| 3.3.2 光电探测器 |
| 3.3.3 前置放大器 |
| 3.3.4 主放大器 |
| 3.3.5 数据整形 |
| 3.3.6 PPM位同步设计 |
| 3.3.7 PPM符号同步设计 |
| 3.3.8 PPM解调设计 |
| 第四章 仿真与实验 |
| 4.1 仿真 |
| 4.1.1 PPM调制 |
| 4.1.2 PPM位同步 |
| 4.1.3 PPM符号同步 |
| 4.1.4 PPM解调 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验平台介绍 |
| 4.2.2 实验方法介绍 |
| 4.2.3 PPM调制实验 |
| 4.2.4 PPM位同步实验 |
| 4.2.5 PPM符号同步实验 |
| 4.2.6 PPM解调实验 |
| 4.3 PPM实验总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究内容总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）X射线像素探测器中低噪声前端电路的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 X射线探测器前端读出系统概述 |
| 2.1 X射线像素探测器整体结构 |
| 2.1.1 硅漂移探测器 |
| 2.1.2 X射线像素探测器读出芯片整体结构 |
| 2.2 前端读出电路概述 |
| 2.2.1 前置放大模块 |
| 2.2.2 数字脉冲模块 |
| 2.2.3 能量读出模块 |
| 2.3 前端读出系统的性能指标 |
| 2.3.1 增益 |
| 2.3.2 功耗 |
| 2.3.3 线性度 |
| 2.3.4 时间移步 |
| 2.3.5 噪声 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 低噪声前端读出电路的研究与设计 |
| 3.1 整体结构 |
| 3.2 前端读出电路的噪声分析与优化方法 |
| 3.3 前端读出电路的设计 |
| 3.3.1 低噪声前置放大器的设计与仿真 |
| 3.3.2 数字脉冲模块的设计与仿真 |
| 3.3.3 峰值保持电路的设计与仿真 |
| 3.4 低噪声前端读出的整体仿真与版图设计 |
| 3.5 低噪声前端读出电路芯片的测试 |
| 3.5.1 测试板的设计 |
| 3.5.2 测试结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 低噪声前端读出电路的一致性研究 |
| 4.1 前端读出电路的一致性分析与优化方法 |
| 4.2 前端读出电路的一致性设计 |
| 4.2.1 CSA的一致性设计 |
| 4.2.2 数字脉冲模块的一致性设计 |
| 4.3 前端读出电路整体仿真与版图设计 |
| 4.3.1 整体仿真 |
| 4.3.2 版图设计 |
| 4.4 性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）基于Si半导体的空间粒子辐射探测系统研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作与组织结构 |
| 1.3.1 主要工作 |
| 1.3.2 组织结构 |
| 第2章 空间粒子辐射探测系统的模拟与相关理论 |
| 2.1 带电粒子与物质相互作用 |
| 2.2 粒子辐射探测系统中的物理模拟与探测器 |
| 2.2.1 Geant4简介 |
| 2.2.2 带电粒子能量范围 |
| 2.2.3 辐射探测器 |
| 2.2.4 带电粒子在Si探测器的沉积能量 |
| 2.3 前置放大器 |
| 2.3.1 电流灵敏放大器 |
| 2.3.2 电压灵敏放大器 |
| 2.3.3 电荷灵敏放大器 |
| 2.4 滤波成形放大电路 |
| 2.5 空间粒子探测系统的基本参数 |
| 2.5.1 吸收剂量和吸收剂量率 |
| 2.5.2 剂量当量和剂量当量率 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 系统的硬件方案设计与实现 |
| 3.1 读出电子学方案设计 |
| 3.2 电源电路 |
| 3.2.1 剂量仪电源管理 |
| 3.2.2 Si探测器偏压设计与仿真 |
| 3.3 前端读出电路设计与仿真 |
| 3.3.1 前置放大器设计 |
| 3.3.2 滤波成形电路设计与仿真 |
| 3.3.3 剂量仪粒子能量甄别电路 |
| 3.3.4 能谱仪ADC转换电路 |
| 3.4 剂量仪数据处理电路设计 |
| 3.4.1 液晶显示电路 |
| 3.4.2 按键电路 |
| 3.4.3 Flash数据存储电路 |
| 3.4.4 剂量仪外壳设计 |
| 3.5 能谱仪数据处理电路设计 |
| 3.5.1 SD卡数据存储电路 |
| 3.5.2 时钟电路 |
| 3.5.3 通信电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统的软件设计与实现 |
| 4.1 开发环境简介 |
| 4.2 软件的整体流程 |
| 4.3 剂量仪控制模块设计-MSP430 |
| 4.3.1 任务调度 |
| 4.3.2 脉冲宽度测量 |
| 4.3.3 LCD程序设计 |
| 4.3.4 按键处理 |
| 4.3.5 串口通信 |
| 4.4 能谱仪获取控制模块设计-FPGA |
| 4.4.1 系统时钟模块 |
| 4.4.2 ADC控制模块 |
| 4.4.3 峰值提取模块 |
| 4.4.4 SD卡存储模块 |
| 4.4.5 上位机软件 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统的整体测试与分析 |
| 5.1 系统测试方案 |
| 5.2 Si探测器性能测试 |
| 5.3 系统噪声及抑制方法 |
| 5.4 系统测试结果 |
| 5.4.1 剂量仪测试结果 |
| 5.4.2 能谱仪测试结果 |
| 5.5 剂量仪的技术指标 |
| 5.5.1 稳定性测试 |
| 5.5.2 线性测试 |
| 5.5.3 能量分辨率 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）窄带微弱光电流信号检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究目的与主要任务 |
| 1.4 本文结构与安排 |
| 第二章 微弱光电流检测技术基础 |
| 2.1 微弱光电流检测技术原理 |
| 2.1.1 光电二极管介绍 |
| 2.1.2 光电二极管光电流产生机制 |
| 2.1.3 光电二极管等效模型电路 |
| 2.1.4 光电二极管工作模式 |
| 2.2 器件噪声模型分析 |
| 2.2.1 光电二极管等效噪声模型分析 |
| 2.2.2 运算放大器等效噪声模型分析 |
| 2.3 微弱光电流信号检测方法 |
| 2.4 锁定放大原理及频率锁定误差 |
| 2.4.1 锁定放大器检测原理 |
| 2.4.2 正交矢量型锁定放大器 |
| 2.4.3 频率锁定误差的影响 |
| 2.5 方案设计分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微弱光电流检测系统设计 |
| 3.1 总体方案设计 |
| 3.2 前置放大电路设计 |
| 3.2.1 跨阻放大电路 |
| 3.2.2 基于LC并联谐振的前置放大电路 |
| 3.3 带通滤波器的设计 |
| 3.4 本振信号的产生 |
| 3.4.1 锁相环技术产生本振信号 |
| 3.4.2 DDS产生本振信号 |
| 3.4.3 本振信号的产生电路 |
| 3.5 信号调制和信号解调 |
| 3.5.1 模拟乘法器方案 |
| 3.5.2 混频器方案 |
| 3.5.3 信号调制与信号解调的实现 |
| 3.6 低噪声电源设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 微弱光电流检测系统测试分析 |
| 4.1 电源测试 |
| 4.2 前置放大电路测试 |
| 4.3 本振信号电路测试 |
| 4.4 系统指标测试 |
| 4.4.1 带内信号测试 |
| 4.4.2 带外信号测试 |
| 4.4.3 系统底噪与动态范围 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 存在的问题及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的成果 |
| 附录 |
（10）基于先进ASIC VATA160芯片的前端读出电子学设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 读出电子学发展现状 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 前端读出电子学系统的信号处理与传输方法 |
| 2.1 电荷测量 |
| 2.1.1 电压灵敏前置放大器 |
| 2.1.2 电流灵敏前置放大器 |
| 2.1.3 电荷灵敏前置放大器 |
| 2.1.4 电荷测量专用集成电路 |
| 2.2 数据传输方案 |
| 2.2.1 PCIE总线 |
| 2.2.2 千兆以太网 |
| 2.2.3 串口通信 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 前端读出电子学系统硬件结构 |
| 3.1 VATA160 电荷测量专用集成电路 |
| 3.2 模数转换 |
| 3.3 FPGA模块 |
| 3.4 电源模块 |
| 3.5 其它接口电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 前端读出电子学系统控制逻辑和上位机设计 |
| 4.1 FPGA开发设计环境 |
| 4.1.1 FPGA开发基本流程 |
| 4.1.2 FPGA开发平台 |
| 4.2 读出系统控制逻辑设计 |
| 4.2.1 指令通信模块 |
| 4.2.2 VATA160 驱动模块 |
| 4.2.3 数据传输模块 |
| 4.3 上位机程序设计 |
| 4.3.1 LabWindows/CVI设计原理 |
| 4.3.2 上位机架构 |
| 4.3.3 上位机软件界面 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 性能测试 |
| 5.1 测试环境搭建 |
| 5.2 电子学系统测试 |
| 5.2.1 基线噪声测试 |
| 5.2.2 通道线性测试 |
| 5.2.3 刻度扫描测试 |
| 5.2.4 串扰测试 |
| 5.2.5 稳定性测试 |
| 5.3 与探测器的联调测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
四、基于SPRITE探测器的低噪声前置放大器的设计（论文参考文献）
- [1]激光陀螺前置放大电路噪声分析及优化设计[J]. 曾维,马家君,王昊仁,陈运洪. 电子设计工程, 2021
- [2]纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究[D]. 杜珊娜. 山西大学, 2021(01)
- [3]光纤时间同步系统中接收和中继模块的设计与实现[D]. 王友林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于ZYNQ的HIAF束流强度探测器数据采集系统的研究[D]. 邱翔宇. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [5]硅微条探测系统的设计与实现[D]. 徐婉秋. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [6]无线光通信PPM调制解调系统研究与设计[D]. 管传亮. 北京邮电大学, 2021(01)
- [7]X射线像素探测器中低噪声前端电路的设计[D]. 李蕾. 哈尔滨工业大学, 2021
- [8]基于Si半导体的空间粒子辐射探测系统研究与设计[D]. 谭文. 山东大学, 2021(09)
- [9]窄带微弱光电流信号检测技术研究[D]. 陈荣叠. 电子科技大学, 2021(01)
- [10]基于先进ASIC VATA160芯片的前端读出电子学设计[D]. 孙文健. 西北师范大学, 2021(12)