核電子學(xué)中的儀器標(biāo)準(zhǔn).ppt

核電子學(xué)中的儀器標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械和電氣標(biāo)準(zhǔn) 核電子學(xué)信號(hào)處理設(shè)備的插件化 標(biāo)準(zhǔn)化 核電子學(xué)儀器在機(jī)箱 插件的機(jī)械結(jié)構(gòu) 電源標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào)電平等方面做出了規(guī)定 總線標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在核電子學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化 在信息傳輸方式 信號(hào)傳送的硬件和軟件方面定了標(biāo)準(zhǔn) 此處只涉及核科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的總線技術(shù) 核電子學(xué)中的儀器和總線標(biāo)準(zhǔn) nim gpib 標(biāo)準(zhǔn) camac標(biāo)準(zhǔn)fastbus標(biāo)準(zhǔn)vme vxi標(biāo)準(zhǔn)pci pxi標(biāo)準(zhǔn)usb標(biāo)準(zhǔn) 最早發(fā)展起來的核電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 模擬儀器 核電子學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)總線 沒能在其他領(lǐng)域得到推廣 工業(yè)界的通用總線 近年來廣泛應(yīng)用于核電子學(xué)領(lǐng)域 nim標(biāo)準(zhǔn) nuclearinstrumentmodule最早提出的核電子學(xué)插件化的標(biāo)準(zhǔn) nim標(biāo)準(zhǔn)是在計(jì)算機(jī)大量普及前制定的 因此 一般用于模擬信號(hào)處理系統(tǒng) 目前 除了前置放大器之外 所有進(jìn)行模擬信號(hào)處理的設(shè)備以及模數(shù)變換 計(jì)數(shù)電路等設(shè)備 在國(guó)內(nèi)外也都按nim標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn) nim標(biāo)準(zhǔn)的確立大大提高了核電子學(xué)儀器的機(jī)械互換性和電氣互換性 nim機(jī)箱和插件結(jié)構(gòu) 電源的標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)箱 19英寸寬 7英寸高 可以容納十二個(gè)單倍寬的nim插件 nim信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 正邏輯標(biāo)準(zhǔn) 為電壓信號(hào) 用在中低速邏輯電路 dc到1mhz 電平標(biāo)準(zhǔn)輸出 必須送出 輸入 必須反應(yīng) 1 4 12v 3 12v 0 1 2v 1 5 2v上升時(shí)間10ns 100ns寬度0 1 1 s輸入阻抗1k 輸出阻抗 10 或50 ttllogicsignals outputinput mustdeliver mustrespondto logic1 2 4to 5v 2to 5vlogic00to 0 4v0to 0 8v nim信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 快 負(fù) 邏輯標(biāo)準(zhǔn) 為電流信號(hào) 流入阻抗為50 的負(fù)載 用于高速邏輯電路中 電流標(biāo)準(zhǔn)輸出 必須送出 輸入 必須反應(yīng) 1 14 18ma 12 36ma 0 1 1ma 4 4ma上升時(shí)間2ns 10ns 寬度不重要 前沿觸發(fā) 在ortec插件中信號(hào)的典型上升時(shí)間為2ns 輸入阻抗 輸出阻抗50 由于信號(hào)的快上升時(shí)間 在負(fù)的快邏輯信號(hào)處理中必須考慮電纜匹配的問題 ecllogicsignals output mustdeliver input mustrespondto highstate 0 81to 0 98v 0 9v 0 81to 1 13vlowstate 1 63to 1 95v 1 8v 1 48to 1 95v nim信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 慢線性信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 幅度 0 1v或0 10v 上升時(shí)間 50ns 寬度 0 5 100 s 輸入阻抗 輸出阻抗無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)有插件 ortec 中一般為輸入阻抗1k 輸出阻抗一般有兩種 前面板為 1 后面板93 快線性信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 幅度 0 1v 0 5v或0 10v 上升時(shí)間 50ns 寬度 1 s 輸入阻抗50 輸出阻抗很大或 1 nim gpib標(biāo)準(zhǔn) 為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 1983年美國(guó)nim委員會(huì)公布了 nim 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn) 即nim gpib標(biāo)準(zhǔn) 是nim儀器的數(shù)字化改良 依據(jù)這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)所生產(chǎn)的插件又叫ccnim computercontrollednim 計(jì)算機(jī)通過gpib總線來控制插件的工作 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量和控制 nim標(biāo)準(zhǔn)小結(jié) 最早的核電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)箱和插件電氣標(biāo)準(zhǔn) 電源和信號(hào)模擬設(shè)備標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字改良標(biāo)準(zhǔn)nim gpib 但這種ccnim設(shè)備比較少 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和其在核電子學(xué)中的應(yīng)用 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化 當(dāng)代的核電子學(xué)儀器除了在機(jī)箱 插件的機(jī)械結(jié)構(gòu) 電源標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào)電平等方面做出了規(guī)定之外 還在信息傳輸方式 信號(hào)傳送的硬件和軟件方面定了標(biāo)準(zhǔn) 這就是總線標(biāo)準(zhǔn) camac標(biāo)準(zhǔn) computerautomatedmeasurementandcontrol核電子學(xué)儀器中的第一代總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)箱和插件的機(jī)械尺寸 供電方式和供電標(biāo)準(zhǔn)外 還在信息傳輸方式 信號(hào)傳遞的硬件和軟件方面也規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械標(biāo)準(zhǔn) 電氣標(biāo)準(zhǔn) 總線標(biāo)準(zhǔn) camac機(jī)箱 數(shù)據(jù)路 86芯的印制板插座 提供了插件之間的聯(lián)系 包括電源線 數(shù)據(jù)線 控制線和狀態(tài)線 camac系統(tǒng)的組成 由機(jī)箱 crate 和插件 plug inmodule 組成 插件又分為一般功能組件 module 和機(jī)箱控制器 cratecontroller 一般功能插件實(shí)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的功能 用若干個(gè)插件可以組合成一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng) 機(jī)箱控制器用來控制機(jī)箱內(nèi)各插件的動(dòng)作并提供camac數(shù)據(jù)路與外部計(jì)算機(jī)之間的通訊接口功能 camac系統(tǒng)的組成框圖舉例 fastbus 總線標(biāo)準(zhǔn)向高速度 高度靈活方面發(fā)展 因此核電子學(xué)儀器又發(fā)展了新一代總線 快總線 fastbus 數(shù)據(jù)的速度比camac大約快一個(gè)量級(jí) 快總線 插件 電路采用ecl組件 功耗較大 機(jī)箱散熱成了專門問題 核科技領(lǐng)域?qū)Ｓ每偩€的退出 camac總線和fastbus總線沒有在其它領(lǐng)域得到推廣 市場(chǎng)很小 因而不僅成本很高 而且兼容性 開放性 可靠性和可維護(hù)性等方面都存在問題 當(dāng)今 在核科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域多采用工業(yè)界的通用總線 vme計(jì)算機(jī)總線和在其基礎(chǔ)上發(fā)展的vmebus模塊化儀器總線pci計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備總線和在其基礎(chǔ)上發(fā)展的pxi模塊化儀器總線usb計(jì)算機(jī)串行總線 工業(yè)通用總線在核科技領(lǐng)域的使用 vme總線 面向高性能微處理機(jī)m68xxx開發(fā)的系統(tǒng)總線 起源于美國(guó)motorola公司 vme versamoduleeurocard 總線是一種通用的計(jì)算機(jī)總線 經(jīng)過多年的改造升級(jí) 基于vme系統(tǒng)的產(chǎn)品遍及了工業(yè)控制 軍用系統(tǒng) 航空航天 交通運(yùn)輸和醫(yī)療等領(lǐng)域 在核電子和高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域也已經(jīng)廣泛應(yīng)用 1987年推出的vxibus系統(tǒng)是一種用于模塊化儀器的總線系統(tǒng) vxibus系統(tǒng)具有模塊式結(jié)構(gòu) 高速數(shù)傳 系統(tǒng)組建及使用靈活方便 易于充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能和標(biāo)準(zhǔn)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn) 得到迅速發(fā)展和推廣 最大特點(diǎn) 改變了camac和fastbus通過控制器對(duì)總線進(jìn)行控制的方式 每個(gè)插件都可以對(duì)總線進(jìn)行控制 解決了大量數(shù)據(jù)輸入輸出的問題 vme機(jī)箱 插件化 96芯的插針式插座 提供了插件之間的聯(lián)系 包括電源線 數(shù)據(jù)線 控制線和狀態(tài)線 vme系統(tǒng) pci總線 1993年 intel公司 外圍設(shè)備互連總線 peripheralcomponentinterconnect pci 1997年美國(guó)ni公司 pxi模塊化儀器總線usb串行總線 1995年 美國(guó)多家公司 高性能串行數(shù)據(jù)總線 universalserialbus usb 計(jì)算機(jī)和儀器設(shè)備等均配備了usb端口 pci總線和usb總線 核電子學(xué)中的儀器標(biāo)準(zhǔn)總結(jié) nim gpib 標(biāo)準(zhǔn) camac標(biāo)準(zhǔn)fastbus標(biāo)準(zhǔn)vme vxi標(biāo)準(zhǔn)pci pxi標(biāo)準(zhǔn)usb標(biāo)準(zhǔn) 最早發(fā)展起來的核電子學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 模擬儀器 核電子學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)總線 沒能在其他領(lǐng)域得到推廣 工業(yè)界的通用總線 近年來廣泛應(yīng)用于核電子學(xué)領(lǐng)域 重點(diǎn) 核電子學(xué)儀器標(biāo)準(zhǔn)在哪些方面提