基于S3C2440的多道脉冲幅度分析器设计

2.3 控制电路

控制电路的主要实现两个功能：(1)当输入脉冲信号到达峰值后，启动A/D转换器进行转换。(2)精确控制模拟开关J1，和J2的断开和接通，使系统电路以精确的时序工作。

系统的控制电路工作时序图如图4所示，控制电路硬件电路如图5所示。T0时刻是初始状态，模拟开关J1断开，J2导通。T1时刻，输入脉冲的电压高于甄别电路的下限阈值，此时OUTA输出高电平，模拟开关J2断开。T2时刻，脉冲信号上升的峰值，OUTB输出为高电平，启动A/D转换，同时模拟开关J1导通。T3时刻，A/D转换完毕，ARM处理器输出门控信号复位电路，使模拟开关J1断开，J2导通，以迎接下一个脉冲的到来。

2.4 A/D转换电路

A/D转换器是多道脉冲分析器的核心器件，它对输入脉冲的峰值进行编码转换成为数字量。设计选用美国Burr Brown公司生产的低功耗CMOS工艺逐次逼近型的A/D转换芯片ADS774。ADS774采用单一的+5 V电源供电;典型功耗120 mW;非线性误差±1/2LSB;转换速度为8.5 μs，能较好地满足设计需要。

A/D转换电路图如图6所示。核脉冲信号从峰值扩展电路输出后进入ADS774的BIP OFF引脚进入转换器。R/C引脚连接控制电路，该引脚输入低电平信号可以启动A/D转换，输入高电平信号时，CPU读取转换结果。STS引脚反映了A/D转换的状态，转换过程中，输出高电平。转换结束后，STS引脚输出低电平。A/D转换结束后，STS引脚发出下降沿有效的中断请求给CPU。CPU收到中断请求后，在中断处理程序中读入转换结果。为进一步提高A/D转换结果的精度，降低道宽的非线性误差，只使用了12位转换结果的高10位，舍弃了最低两位的转换结果。因此，只把ADS774数据线的DB2～DB11接入系统数据总线。

3 系统测试

系统电路板制作完毕后，首先进行输入电压的幅度-道址对应关系测试。使用精密信号发生器产生不同幅度的脉冲信号，直接对多道脉冲幅度分析器的A/D转换结果进行测试。输入信号幅度范围0～5 V，先输入幅度值较小的脉冲信号，重复进行若干次的测量，通过LCD显示屏观察本幅度脉冲所对应的道址。以脉冲信号的信号幅度为横坐标，对应的道址为纵坐标，得到如图7所示的曲线。将其采用最小二乘法进行拟合，得到道址与幅度之间相关系数R2=0.999 4，两者之的关系式为：y=201.98x+13.361。这表明，本系统具备良好的线性。

本系统A/D转换器ADS774的实际测量结果与理想转换函数值的最大误差为±1/2LSB，因此系统的积分非线性(INL)为±0.37%，微分非线性(DNL)接近于0。使用精密信号发生器对幅度值为4.5 V的信号行连续8 h的测量，每小时记录一次道址，测量数据如表1所示，这表明，系统的峰位漂移<2%，具备良好的稳定性。

4 结束语

S3C2440处理器具有32位的总线宽度和1.1 MIPS/MHz的指令处理速度，可以满足对时间要求非常苛刻的事件的快速实时处理。此外，S3C2440处理器丰富的外设接口也使得整个设计更加便捷。测试表明：设计达到了1 024道的多道脉冲幅度分析器硬件要求，具备良好的微分非线性和积分非线性，系统分辨率高、工作稳定性好。此外，由于系统硬件采用了集成度高、功耗低、贴片式的元器件，因此系统体积小、携带方便、操作灵活、可以应用于实际工作中。