基于FPGA的高速光谱仪设计与实现

发布时间：2017-10-15 23:27

  本文关键词：基于FPGA的高速光谱仪设计与实现

  更多相关文章： 高速光谱采集 红外成像 FPGA USB 1394b

【摘要】：高速光谱采集系统是信号与信息处理系统的重要组成部分,随着红外成像技术的飞速发展,人们对红外采集系统的采集速度和精度的要求也越来越高,对高速光谱仪采集系统研究的重要性日益凸显。而要解决高分辨率、高精度等问题,对电路设计、高速ADC技术指标、电路抗干扰性能等要求必然会提高。因此,本论文提出的一种基于FPGA的高速光谱仪技术应运而生。FPGA灵活的配置与验证设计方法,并且可以实现软件无法实现的完全同步控制,特别适合控制同步采集,给设计带来了极大的便利。本论文解决方案以FPGA器件为核心,14-bit高精度ADC作为模数转换芯片,使用USB和1394b作为通信接口。模拟前端探测器信号处理电路的设计中,根据技术指标要求提出合理的设计方案,经过核心器件对比选型、电路原理框图设计、最终设计出各模块原理图。设计中更多的考虑了ADC电路的稳定性,从选型、电路设计到噪声抑制都做了充分的考虑。数据采集卡的核心控制芯片是Altera Cyclone IV系列的FPGA。FPGA内部嵌入NIOS II软核处理器,使系统设计更加简便。最终设计高速光谱仪可对512像元进行采样,采样帧率可达1000帧/秒,采样精度13-bit,并且有USB和1394b接口,使系统应用范围更加广泛。
【关键词】：高速光谱采集 红外成像 FPGA USB 1394b
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 红外焦平面阵列的发展14-15
• 1.2 红外热成像技术国内发展现状15
• 1.3 本论文的主要研究工作15-18
• 第二章 红外探测器的研究18-28
• 2.1 红外成像系统原理18-19
• 2.2 红外焦平面阵列19-20
• 2.3 红外探测器相关参数20-22
• 2.4 LUXELL FPA相关特性研究22-26
• 2.4.1 LUXELL FPA几何结构22-24
• 2.4.2 LUXELL FPA光谱响应特性24-26
• 2.5 LUXELL FPA的读出方式26-28
• 第三章 LUXELL FPA读出电路的研究28-50
• 3.1 LUXELL FPA读出电路设计参数28-30
• 3.2 读出电路理论分析30-35
• 3.2.1 读出电路的基本原理30-31
• 3.2.2 读出电路理论分析31-35
• 3.3 读出电路结构35-36
• 3.4 行、列扫描电路设计36-50
• 3.4.1 行扫描电路36-37
• 3.4.2 列扫描电路37-39
• 3.4.3 偏压、积分电路39-41
• 3.4.4 AD采样电路41-50
• 第四章 数字控制及接口电路设计与仿真50-68
• 4.1 FPGA控制与仿真50-52
• 4.2 USB接口电路设计仿真52-58
• 4.3 1394b接口电路设计与仿真58-63
• 4.3.2 PCI9054的物理接口60
• 4.3.3 PCI9054的工作模式60-63
• 4.4 制冷片恒温控制电路设计63-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 总结68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-74
• 作者简介74-75

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本文编号：1039322