1 固件介紹

脈沖檢測固件的目的為檢測脈沖和采集脈沖有效數據，本固件分兩部分，脈沖識別、脈沖分析。如下圖所示，脈沖識別功能在脈沖開始和結束時都會終電平基線。數據記錄為零抑制的動態記錄長度，即為無用信號被丟棄節省硬盤空間。一致性觸發檢測幾個通道的同步事件。脈沖分析找到峰值和脈沖寬度，采集時也會建立計算峰值和脈寬的直方圖，在FPGA內實時運算并節省CPU資源。

         圖1脈沖檢測和分析

1.2 用于脈沖檢測的動態記錄和零抑制

標準固件（FWDAQ）：

脈沖檢測固件（FWPD）：

1.3 脈沖特征分析

1.4 結構框圖

  圖3脈沖檢測固件（FWPD）脈沖識別結構圖

  圖4脈沖檢測固件（FWPD）脈沖特征分析結構圖
 

2 輸入信號調理

如圖3（a）,輸入模擬信號為單極性，這意味著信號相對于一個DC值基線和一個信號脈沖構建的。信號的DC值不必為0，一些DC耦合的高速數據采集卡，將使得輸入信號的直流電平高于0點，如果需要，AC耦合版本，可以移動輸入DC電壓值。

一個模擬的DC偏置加到信號中，可實現ADC的對稱輸入范圍充分使用。這將使信號基線接近信號范圍的上限或下限。峰值波形能覆蓋所有信號范圍。直流偏置有效的加倍了單極信號的分辨率。如圖3（b）.直流偏置（DC-offset）電壓由軟件控制，控制范圍為電壓上限到下限，但好留有10%的范圍，以適應信號過沖。

AC或DC耦合版本選項為硬件選項，DC耦合版本具有較高的靈敏度，AC耦合版本有較高的ENOB. DC耦合版本時會保留輸入信號的任何直流成分。而AC版本會刪除信號直流成分，AC和DC耦合版本都會使得信號的高頻部分通過，也就是脈沖通過。

        圖5 DBS操作原理

2.2 移動平均濾波器介紹

經DBS后得到的基線追蹤環境的變化速度相對較慢，許多應用中依據由參考DBS計算的當前基線值來取觸發電平值是好的解決辦法，DBS的更新率為微妙級，但在一些應用中可能不夠快。

3 觸發模塊

    圖6 觸發過程中各模塊的關系與效果
 

3.2 使用DBS進行基線值計算

      圖7 使用DBS和移動平均濾波器計算基線值
 

3.3 時間戳

4 一致性模塊

          圖8 一致性觸發介紹

4.2 一致性窗

一致性窗是一個通道已經觸發后的窗，可與其他通道結合，如圖9，通道A觸發事件為TriggerA，時間上拉伸為一致性窗長WinA。

也可以只記錄脈沖特征數據，如圖11（c）,這可以節省向主機傳輸的數據率和硬盤空間。圖11顯示了包括三種脈沖特征數據的記錄方式。

             圖11 3種脈沖記錄模式

6 數據傳輸到主機

     圖12 觸發采集和將數據傳到主機
 

數據率適動態的并有數據驅動，為了處理不均勻的數據流，在ADQ14上有一個大的FIFO（2 GBytes），FIFO可以處理高速脈沖的多個尖峰。如果FIFO裝滿數據，后面的數據將會丟失。

7 多單元同步

7.1 操作

7.2 USB,MTCA,PXIe連接器

圖13 利用USB,MTCA,PXIe接口連接同步信號

7.3 PCIe連接器

圖14 以PCIe的接口連接同步信號

8 應用舉例

8.1 啟動

脈沖檢測固件（ADQ14-FWPD）裝有示例代碼和快速開始的啟動套件。因為脈沖檢測固件（ADQ14-FWPD）是數據驅動的，系統次的設置是需要技巧的，輸入信號需為系統期望的，所有的觸發條件必須正確設置以使得實際采集時得到正確觸發。

啟動套件的目的是次使用脈沖檢測固件（ADQ14-FWPD）保證一個可控的開啟環境，內部觸發生成器用來產生一個已知脈沖，這個脈沖可由前面板的TRIG SMA連接口得到，設置測試通過以下三步：

1，將衰減器連接到觸發輸出，以使得信號電平在ADQ14的輸入范圍內。

2，連接衰減觸發輸出到輸入通道A的SMA接頭，如圖15.

     圖15脈沖檢測固件（ADQ14-FWPD）啟動套件  

8.2 啟動順序

8.3 流盤

8.4 過程監測

8.5 失效檢測

8.6 飛行時間檢測

進行粒子飛行時間測量時，從一個陣列到另一個陣列探測器的粒子，只有兩個陣列都撞擊了的粒子才是研究需要的。一致性觸發為粒子區分的步，設置一致性開啟觸發為個陣列觸發（通道A或B）,然后接收第二個陣列觸發（通道C或D），如圖16，粒子脈沖在通道C或D被存儲的前提是該脈沖在通道A或B也被檢測到。

        圖16 飛行質譜觸發一致性應用舉例