BESⅢ TOF前端读出电子学系统原型设计和实验结果
BESⅢ读出系统测试与研发中的前端电子学模拟
（ ＭＥ １０ 读取 电子学插件数据， 了实现 ＭＶ ５ ０ ） 为
高 速 数 据 读 出 ， 用 Ｃ Ｌ （ ｈｉ ｌｃ 采 Ｂ Ｔ Ｃ ａ Ｂｏｋ ｎ
Ｔ ａｓｅ 方式。中断采用握手方式实现 。 ｒ ｆ） ｎ ｒ
一
个读出机箱最 多可 以有 １ 个 电子学读 ６
出插件 ， 每一次中断响应 ， 机箱级读出子系统按
是读取分布在各电子学插件中的事例片数据 ， 将其组装之后发送给读出计算机。机箱级读 出 子系统读取前端 电子学系统插件数据是基于 Ｖ ＭＥ读出机箱实现 的。、 但 读 出机箱 由一
块 Ｐ ｗｅ Ｃ Ｍ吣 ｏ ｒ （ Ｐ １０ 和多个前端 电子学 ０）
运行 的操作 系统是 Ｓ ｌ ｉ ． ， 成开发环境 ｏ ｒ ５６集 ａｓ 是 Ｔ ｒａｏ２ ０ 目标机运行 Ｖｘ ｒｓ５ ４ ｏ ｄ ． ， ｎ Ｗｏｋ ． 操 作系统 。所有 的测试程 序 均在 Ｔ ｒａｏ集成 ｏｎ ｄ
能的 Ｐ Ｉ Ｃ 总线到 Ｖ ＭＥ总线相互转换的内部连 接， 支持 Ｄ ＭＡ传输和中断处理。
ＵｎｖｒｅＩ支 持 ｖＭＥ 总 线 的七 级 中断 ， ｉｅｓ １
． ２ ２ 前端 电子 学 插件 与 数 据 获 取读 出子 ４ １ 中断 实现Ｌ
系统的接 口
前端 电子学插件将转换好的数据存储到缓
现办法 ， 电子学模 拟的整体性能进行 了客观评 估 。 并对 关键词 ：ｏ ｅＰ 啪 Ｐｗ ｒＣ
中图分类号 ： Ｔ ３ Ｐ９
； Ｅ Ｉ数据 获取 ； 出系统 ； Ｂ Ｓｌ， ｌ 读 系统模拟
文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ５ －９ ４ ２ ０ ） ２０ ５ －４ ２ ８０ ３ （０ ７ ０－２ ００
Ｂ Ｓ Ｅ Ⅲ读 出系统测试 与研发 中的 前 端 电子 学模 拟
电子系统实验学习报告[模版]
![电子系统实验学习报告[模版]](https://img.taocdn.com/s3/m/a1a187cce109581b6bd97f19227916888586b95c.png)
电子系统实验学习报告[模版]第一篇：电子系统实验学习报告[模版]电子系统实验学习报告这个学期我选了电子系统实验课，我是一个非电类学科的学生，通过这一个学期的学习，我对电学有了一个粗浅的认识，了解了一些电学仪器和我校的一些电子实验室及其设备，使我受益匪浅。
首先是我校的一些实验室，我校的电学实验室主要有电工学实验室、电路分析基础实验室、电子技术实验室、高频实验室、EDA实验室、DSP实验室、单片机实验室、装配实习室、创新实验室和电子工艺实验室等。
这些实验室主要集中在学校的实验大楼，其中，创新实验室可用于电子大赛活动等。
我们还参观了电子技术实验室，这是一个数字模拟实验室，主要的装备有万能表、电路箱、显像管等等。
我们了解了一些电学仪器，例如单片机，单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
在智能仪器仪表上、工业控制中、医用设备领域中、各种大型电器中的模块化应用中、汽车设备领域中等有着广泛的用途。
下面是DSP，数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。
在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。
其中DSP芯片主要在信号处理、图像处理、仪器、声音语言、控制、军事、通讯、医疗和家用电器上应用广泛。
基于VATA160的前端读出电子学设计
基于VATA160的前端读出电子学设计宋海声;孙文健;杨海波;赵承心;李承飞;彭鹏;李先勤【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2022(45)6【摘要】针对核物理实验的读出需求,文中介绍一种具有高集成度、多通道、低功耗、高数据传输速率及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可以实现对输入信号的传输和采集,保障核物理实验后续数据分析的高效进行。
读出电子学系统主要基于VATA160电荷测量专用集成电路(ASIC)和FLASH型现场可编程逻辑门阵列(FPGA)进行设计,采用VATA160电荷测量专用集成电路进行输入信号的处理,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。
最后,对读出系统的基线噪声和工作性能进行测试。
结果表明:基线噪声值仅占整个读出系统量程范围的0.026%,噪声干扰小;通道的积分非线性优于0.801%,系统性能优;同时,该系统具有较大的动态范围、集成度以及较强的通用性,对于未来多种核物理实验的研发具有广泛的适应性。
【总页数】5页(P39-43)【作者】宋海声;孙文健;杨海波;赵承心;李承飞;彭鹏;李先勤【作者单位】西北师范大学物理与电子工程学院;中国科学院近代物理研究所;中国科学院大学核科学与技术学院【正文语种】中文【中图分类】TN99-34【相关文献】1.中子墙探测器前端读出电子学电路设计的改进2.用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计3.束流均匀性测量前端读出电子学电路的设计4.BESⅢ TOF前端读出电子学模块测试控制及分析软件系统的设计5.基于3D Si PIN阵列热中子探测器的变增益宽动态前端读出电子学设计因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电子能力实践实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，提高学生对电子元器件的识别能力、电子仪器的使用技巧以及对电子电路的搭建与调试能力。
通过本次实验，使学生掌握以下技能：1. 熟练识别常用电子元器件；2. 掌握示波器、信号发生器、稳压电源、万用表等电子仪器的使用方法；3. 学会搭建简单的电子电路，并进行调试；4. 培养学生的动手能力和创新意识。
二、实验内容1. 电子元器件的识别与测试（1）实验目的：通过实验，使学生掌握常用电子元器件的识别方法。
（2）实验器材：万用表、示波器、电子元器件（电阻、电容、二极管、三极管等）。
（3）实验步骤：①用万用表测量电阻的阻值，并与元器件上的标称值进行对比；②用万用表测量电容的容量，并与元器件上的标称值进行对比；③用万用表测量二极管的正向导通电压和反向截止电压；④用万用表测量三极管的放大倍数。
2. 示波器、信号发生器、稳压电源、万用表的使用（1）实验目的：使学生掌握电子仪器的使用方法。
（2）实验器材：示波器、信号发生器、稳压电源、万用表。
（3）实验步骤：①示波器：观察正弦波、方波等信号，测量信号的幅度、频率、相位等参数；②信号发生器：产生正弦波、方波等信号，调节信号的幅度、频率等参数；③稳压电源：输出稳定电压，测量输出电压的稳定度；④万用表：测量电压、电流、电阻等参数。
3. 电子电路的搭建与调试（1）实验目的：使学生掌握电子电路的搭建与调试方法。
（2）实验器材：示波器、信号发生器、稳压电源、万用表、电子元器件、面包板。
（3）实验步骤：①根据实验要求，设计电路图；②在面包板上搭建电路，连接元器件；③用示波器、信号发生器、稳压电源等仪器对电路进行调试；④用万用表测量电路的电压、电流等参数，确保电路正常工作。
三、实验结果与分析1. 电子元器件的识别与测试实验结果显示，学生对常用电子元器件的识别能力有了明显提高，能够准确测量元器件的参数。
2. 示波器、信号发生器、稳压电源、万用表的使用实验结果显示，学生对电子仪器的使用方法已经熟练掌握，能够根据实验需求选择合适的仪器，并进行正确的操作。
BESⅢ触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输
之间数据传输的可靠性往往因为恶劣实验条件 而下降， 这就严重威胁 了物理试验的成功实施 。
态信号的远距离同步传输问题的解决方案。该电路基于高速光纤传输， 采用现场可编程门阵列芯片和
专用芯 片 ， 具备 自 动纠错和从错误 中 自 动恢复 的能力 ， 计可靠 、 设 灵活 ， 通过测试证明符合 北京谱 仪的需
求。
关键 词 ： 可靠性 ； 光纤 ； 串并— 串变换 ，Ｐ Ａ 并 ＦＧ
２ 收集 Ｔ Ｆ各子系统板的 ５ ） Ｏ 个状态信号，
并将之通过光纤驱动至主触发系统 ；
箱容纳 １ 个 Ｔ Ｆ ４ Ｏ 前端读 出电子学插件 和对应 的后插板 、 时钟信号扇 出插件以及触发联 络信 号传输插件等。 触发联络信号传输插件独 占一个 Ｖ ９ ＭＥ Ｕ 槽位， 通过光纤接收触发系统发来 的 ９ 个控制 信号。控制信号经光 电转换和串并转换后转换
３ 符合 Ｔ Ｆ 系统 Ｖ Ｕ 规 范， 持 ） Ｏ ＭＥ ９ 支
、 ＥＡ ２ 压 ３ 地址总线 、 １ 数据总线接 口； Ｄ６
并串转换和电光转换后通过光纤发送至触发系
统。 ２ １ 信号 传输插 件设 计任 务与 结构 ．
字信号传输 子系统——触发 联络信 号传输 插
件， 要求能够完成 Ｂ ＳＨ 主触发 系统与 Ｔ Ｆ Ｅ Ｉ ０
电子学系统之间控制、 状态信号精确安全 的传
输 。为保证极端恶劣条件下的稳定性 ， 该传输
电子导论课实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验，加深对电子技术基本原理的理解，掌握电子电路的基本操作技能，培养动手能力和实验分析能力。
同时，通过对实际电路的搭建与测试，了解电路元件的性能及电路参数对电路性能的影响。
二、实验原理电子技术是研究电子器件及其应用的学科。
电子电路是电子技术的基础，由各种电子元件按照一定的规律连接而成。
本实验主要涉及以下原理：1. 基本电路元件：电阻、电容、电感等元件的特性及其在电路中的作用。
2. 放大电路：放大电路的组成、工作原理及性能指标。
3. 振荡电路：正弦波振荡电路的组成、工作原理及频率特性。
4. 稳压电路：稳压电路的组成、工作原理及稳压效果。
三、实验内容及步骤1. 搭建电路：根据实验要求，按照电路图连接电路元件，确保连接正确无误。
2. 测试电路：使用万用表等测试仪器，对电路进行测量，记录相关数据。
3. 分析数据：对测试数据进行分析，验证电路性能是否符合预期。
4. 撰写报告：整理实验过程及结果，撰写实验报告。
四、实验器材1. 电路实验箱：提供实验所需的电源、信号发生器、示波器等。
2. 电子元件：电阻、电容、电感、晶体管、二极管等。
3. 测试仪器：万用表、示波器等。
五、实验过程及结果1. 搭建放大电路：按照电路图连接电阻、电容、晶体管等元件，搭建放大电路。
2. 测试放大电路：使用示波器观察输出波形，调整电路参数，使输出波形稳定。
3. 搭建振荡电路：按照电路图连接电阻、电容、晶体管等元件，搭建振荡电路。
4. 测试振荡电路：使用示波器观察输出波形，调整电路参数，使输出波形稳定。
5. 搭建稳压电路：按照电路图连接电阻、电容、二极管等元件，搭建稳压电路。
6. 测试稳压电路：使用万用表测量输出电压，调整电路参数，使输出电压稳定。
六、实验结果分析1. 放大电路：通过调整电路参数，使放大电路的增益达到预期值，输出波形稳定。
2. 振荡电路：通过调整电路参数，使振荡电路的频率达到预期值，输出波形稳定。
BESⅢ TOF前端读出电子学模块测试控制及分析软件系统的设计
BESⅢ TOF前端读出电子学模块测试控制及分析软件系统的设计赵雷;刘树彬;周家稳;安琪【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2009(029)001【摘要】为配合BEPCⅡ(Beijing Electron Positron Collider,即北京正负电子对撞机)的改造,目前北京谱仪(Beijing Spectrometer,简称 BES)正在进行第三期升级改造工程,称为BESⅢ.改造后的BESⅢ将大幅度提高探测器性能.TOF(Time of Flight),即飞行时间计数器,是BESⅢ的重要子系统,其负责时间和电荷测量的前端电子学读出模块(Front End Eletronics Module,简称FEE)要求时间分辨率好于25ps,电荷分辨率好于10bit.为了对FEE模块的性能进行测试,保证工程进度和质量,一个完备的测试控制/分析系统的建立是十分必要的.文章将简要论述其中测试控制及分析软件的设计.【总页数】5页(P143-146,185)【作者】赵雷;刘树彬;周家稳;安琪【作者单位】安徽省物理电子学重点实验室,中国科学技术大学近代物理系,合肥,230026;安徽省物理电子学重点实验室,中国科学技术大学近代物理系,合肥,230026;安徽省物理电子学重点实验室,中国科学技术大学近代物理系,合肥,230026;安徽省物理电子学重点实验室,中国科学技术大学近代物理系,合肥,230026【正文语种】中文【中图分类】TL8【相关文献】1.BESⅢ Muon鉴别器前端电子学读出系统 [J], 刘强;梁昊;陈一新;薛俊东;虞孝麒;周永钊2.BES Ⅲ触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输 [J], 刘广栋;刘树彬;安琪3.BESⅢ读出系统测试与研发中的前端电子学模拟 [J], 雷广坤;王靓;朱海涛;初元萍;朱科军;赵京伟4.BESⅢ谱仪TOF读出电子学高密度信号的长距离传输 [J], 张恒;刘树彬;安琪5.BES漂移室读出电子学逻辑控制及扇出电路 [J], 屈云河;杨晓峰;盛华义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数字电子课程设计实习报告
数字电子课程设计实习报告一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字电子技术的基本原理，掌握常用数字电路的组成、功能及应用。
2. 学生能掌握数字电路的设计方法，运用所学知识完成简单的数字系统设计。
3. 学生能了解数字电路的测试与调试方法，对设计的电路进行验证和优化。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，使用电路设计软件进行数字电路设计，提高实际操作能力。
2. 学生能通过课程设计实习，培养团队协作能力，提高沟通与表达能力。
3. 学生具备分析和解决数字电路实际问题的能力，能针对问题提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 学生通过数字电子课程设计实习，培养对电子技术的兴趣和热情，提高学习的主动性和积极性。
2. 学生在学习过程中，树立正确的价值观，认识到科技对社会发展的作用，增强社会责任感。
3. 学生在团队协作中，学会尊重他人，培养合作精神，提高个人综合素质。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实际操作相结合，旨在培养学生的创新能力和实践能力。
通过课程设计实习，使学生能够将所学知识应用于实际问题，提高解决实际问题的能力。
课程目标明确，分解为具体学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字逻辑基础：包括逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路的基本原理和功能。
2. 常用数字电路：分析触发器、计数器、寄存器等电路的组成、工作原理及应用。
3. 数字电路设计：学习数字电路设计方法，运用电路设计软件进行电路设计。
- 设计简单数字系统，如加法器、编码器、译码器等。
- 选用适当的逻辑器件，搭建完整的数字电路系统。
4. 数字电路测试与调试：介绍数字电路测试方法，学会使用测试仪器，对设计电路进行验证和优化。
5. 课程设计实践：结合教材内容，进行团队协作完成数字电路设计项目。
- 确定设计任务，分析需求，制定设计方案。
- 搭建电路，编写程序，进行仿真测试。
- 分析实验结果，撰写实习报告。
教学内容根据课程目标制定，涵盖数字电子技术的基本原理、常用电路、设计方法、测试调试及课程设计实践。
电子组件认识实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉并掌握常用电子组件的基本概念、特性及用途。
2. 学会使用万用表等工具对电子组件进行测量。
3. 培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
二、实验原理电子组件是电子电路中不可或缺的组成部分，它们按照一定的功能组合在一起，形成各种电子设备。
本实验主要认识以下几种电子组件：电阻、电容、电感、二极管、晶体管、集成电路等。
1. 电阻：电阻是一种具有电阻特性的电子组件，用于限制电路中的电流。
其阻值用欧姆（Ω）表示。
2. 电容：电容是一种能够储存电荷的电子组件，其容量用法拉（F）表示。
3. 电感：电感是一种具有电感特性的电子组件，能够储存磁能。
其电感值用亨利（H）表示。
4. 二极管：二极管是一种具有单向导电特性的电子组件，只能让电流从一个方向通过。
5. 晶体管：晶体管是一种具有放大、开关等功能的电子组件，是现代电子电路的核心。
6. 集成电路：集成电路是一种将多个电子组件集成在一起的电子组件，具有体积小、功能强、成本低等优点。
三、实验器材1. 万用表：用于测量电阻、电容、电感等电子组件的参数。
2. 电阻：不同阻值的电阻若干。
3. 电容：不同容量的电容若干。
4. 电感：不同电感的电感若干。
5. 二极管：不同规格的二极管若干。
6. 晶体管：不同规格的晶体管若干。
7. 集成电路：不同功能的集成电路若干。
8. 电源：直流电源。
9. 接线板：用于连接电子组件。
四、实验步骤1. 电阻的认识与测量（1）观察电阻的外观、颜色和标识。
（2）使用万用表测量电阻的阻值。
2. 电容的认识与测量（1）观察电容的外观、极性和标识。
（2）使用万用表测量电容的容量。
3. 电感的认识与测量（1）观察电感的外观、极性和标识。
（2）使用万用表测量电感的电感值。
4. 二极管的识别与测量（1）观察二极管的外观、极性和标识。
（2）使用万用表测量二极管的正向导通电压和反向截止电压。
5. 晶体管的识别与测量（1）观察晶体管的外观、极性和标识。
信息电子学前沿实验报告
信息电子学前沿实验第二阶段报告摘要：本报告主要总结了上一学期在实验室参与项目的主要内容，主要包括三维重建、点云重建、机器学习等方面。
关键词：三维重建、点云重建、机器学习正文：三维重建（3D Reconstruction）是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。
在计算机视觉中, 三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程. 由于单视频的信息不完全,因此三维重建需要利用经验知识. 而多视图的三维重建(类似人的双目定位)相对比较容易, 其方法是先对摄像机进行标定, 即计算出摄像机的图象坐标系与世界坐标系的关系.然后利用多个二维图象中的信息重建出三维信息。
图 1 图形学相关学科物体三维重建是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。
从图1中可以看出，三维重建技术在计算机图形学(CG)、计算机视觉中的核心作用。
在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。
●一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型,其实现技术已经十分成熟,现有若干软件支持,比如:3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等等,它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。
●另一类是通过一定的手段获取真实物体的几何形状。
前者一般称为三维重建过程,三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息(形状等)的数学过程和计算机技术,包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。
三维重建的步骤：●图像获取：在进行图像处理之前，先要用摄像机获取三维物体的二维图像。
光照条件、相机的几何特性等对后续的图像处理造成很大的影响。
●摄像机标定：通过摄像机标定来建立有效的成像模型，求解出摄像机的内外参数，这样就可以结合图像的匹配结果得到空间中的三维点坐标，从而达到进行三维重建的目的。
电子课程设计实物报告
电子课程设计实物报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握电子课程设计的基本原理和方法，能够独立完成简单的电子系统设计。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解电子系统设计的基本概念、方法和流程，掌握电子元件的选择和应用，了解电路图的绘制和仿真。
2.技能目标：学生能够运用所学知识独立完成电子系统的设计和实现，包括电路图的设计、元件的选择和焊接、系统的调试和优化。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电子技术的兴趣和好奇心，提高学生解决问题的能力和创新精神，使学生认识到电子技术在现代社会中的重要性和应用价值。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电子系统设计的基本原理、方法和流程，电子元件的选择和应用，电路图的绘制和仿真。
具体安排如下：1.电子系统设计的基本原理和方法：介绍电子系统设计的基本概念、方法和流程，使学生了解电子系统设计的基本要求和注意事项。
2.电子元件的选择和应用：介绍常见电子元件的特性、选用方法和应用实例，使学生能够根据实际需求选择合适的电子元件。
3.电路图的绘制和仿真：介绍电路图的绘制方法和原则，使学生能够熟练绘制电路图；介绍电路仿真软件的使用，使学生能够进行电路仿真和分析。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：通过讲解电子系统设计的基本原理、方法和流程，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解电子元件的选择和应用，提高学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生亲手完成电子系统的设计和实现，培养学生的动手能力和创新精神。
4.讨论法：通过分组讨论和课堂交流，使学生能够深入理解电子系统设计的要点和难点，提高学生的团队协作能力。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，将充分利用校内外教学资源。
具体资源如下：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供丰富的参考书籍，拓展学生的知识视野。
智能电子复原实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解和掌握智能电子复原的基本原理和方法。
2. 学习利用现代电子技术手段对损坏的电子元器件进行检测、修复和复原。
3. 提高电子电路故障诊断和维修能力，增强实践操作技能。
二、实验原理智能电子复原技术是利用现代电子技术和计算机技术对损坏的电子元器件进行检测、修复和复原的一种方法。
其主要原理包括：1. 故障诊断：通过检测电子元器件的电气参数，分析电路故障原因。
2. 元器件修复：针对损坏的元器件，采用相应的修复方法，如焊接、替换等。
3. 电路复原：将修复后的元器件重新组装到电路中，并进行测试，确保电路恢复正常功能。
三、实验器材1. 实验箱一台2. 模拟电子元器件若干3. 数字电子元器件若干4. 万用表一台5. 示波器一台6. 电脑一台7. Multisim软件四、实验步骤1. 故障设置：在实验箱中设置模拟或数字电路故障，如断路、短路、元器件损坏等。
2. 故障诊断：a. 利用万用表检测电路中各个元器件的电气参数，如电阻、电容、电压等。
b. 通过示波器观察电路信号波形，分析电路故障原因。
c. 利用Multisim软件模拟电路故障，进一步分析故障原因。
3. 元器件修复：a. 根据故障原因，选择合适的修复方法，如焊接、替换等。
b. 使用焊接工具和焊接材料，对损坏的元器件进行修复。
4. 电路复原：a. 将修复后的元器件重新组装到电路中。
b. 利用万用表和示波器检测电路电气参数和信号波形，确保电路恢复正常功能。
五、实验结果与分析1. 故障诊断：通过实验，成功诊断出实验箱中设置的模拟和数字电路故障，如断路、短路、元器件损坏等。
2. 元器件修复：利用焊接和替换等方法，成功修复了损坏的元器件。
3. 电路复原：将修复后的元器件组装到电路中，电路恢复正常功能。
六、实验总结1. 本实验使我们对智能电子复原技术有了更深入的了解，掌握了故障诊断、元器件修复和电路复原的基本方法。
2. 实验过程中，我们提高了电子电路故障诊断和维修能力，增强了实践操作技能。
BESⅢ Muon前端电子学数据链过流保护系统设计
ｏｖｅｒｃｕｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ ｐｒ ｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＢＥＳＩＩＩ；Ｍｕｏｎ ｆｒｏｎｔ— ｅｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；ｏｖｅｒｃｕｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ；ｔｅｓｔ ｏｆ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ ２３００２６，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｎｈｕｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒ ｙ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｏｄｅｍ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏ ｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ ２３００２６，Ｃｈｉｎａ）
间的电容上的电压 ），ＣＴ电压开始上升时表示 正常 。测试 通 过 。
过流已开始。ＩＦＬＴ过流时 ＣＴ时问内输 出电压 ４．４ 长期 稳定 性测 试
基本不变 ，ＩＬＩＭ 过 流则 是 输 出 电压 阶梯 式下
在设置负载大小为正常电流的条件下 ，开
降 。
机 １６８ ｈ，每天两 次记录各通道 的电流值 ，以观
压 为９ Ｖ。左 图中负载阻值为 ３．３ Ｑ，右图中阻 块电流输 出的功能。
值为 ３．１ Ｑ（测试用 的变阻器微调一次跨度约 为 ０．２ Ｑ），由此可 推算 出 ＩＬＩＭ 值在 ２．７３— ２．９０ Ａ之间 。测试 通过 。
５ 结 语 原型机于 ２０１５年 ５月在北 京谱仪现场安
至于关断时间的测试则是通过示波器测量 装 ，经过 ２个 月的运行测试 ，在谱仪 上工作正 过 流时 限 （ＣＴ）。需 要 说 明 的是 ，ＣＴ并 非 越 短 常 ，并在 ７月份 的验 收会 上 通 过 验 收 。 以原 型
田园电子电路实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解和掌握田园电子电路的基本原理和设计方法。
2. 学习如何使用电子元器件构建简单的田园电子系统。
3. 培养实验操作能力和故障排查能力。
4. 了解田园电子电路在现代农业中的应用前景。
二、实验原理田园电子电路是将电子技术与农业相结合的一种新型技术，主要应用于智能灌溉、环境监测、农业机器人等领域。
本实验以构建一个简单的田园电子系统为例，介绍其基本原理和设计方法。
三、实验仪器与材料1. 实验板：田园电子实验板2. 电子元器件：电阻、电容、二极管、三极管、传感器、执行器等3. 电源：直流稳压电源4. 连接线：各种规格的连接线5. 示波器：用于观察信号波形6. 信号发生器：用于产生测试信号四、实验内容1. 搭建田园电子系统（1）设计电路图：根据实验要求，设计田园电子系统的电路图，包括传感器、执行器、控制器等模块。
（2）元器件选型：根据电路图，选择合适的电子元器件，并确定其参数。
（3）搭建电路：将选好的元器件按照电路图连接起来，搭建田园电子系统。
2. 调试与测试（1）功能测试：检查田园电子系统各个模块的功能是否正常，如传感器是否能准确检测环境参数，执行器是否能根据指令执行相应动作等。
（2）性能测试：测试田园电子系统的性能指标，如响应时间、精度、稳定性等。
（3）信号测试：使用示波器观察系统各个模块的信号波形，分析信号是否正常。
3. 故障排查（1）分析故障现象：根据系统异常表现，分析可能出现的故障原因。
（2）查找故障点：通过检查电路连接、元器件参数、电源电压等，找出故障点。
（3）排除故障：针对故障点，采取相应措施排除故障。
五、实验结果与分析1. 搭建的田园电子系统功能正常，能够实现智能灌溉、环境监测等功能。
2. 系统响应时间较短，精度较高，稳定性良好。
3. 在信号测试过程中，发现传感器输出信号波形正常，执行器输出信号波形稳定。
4. 在故障排查过程中，发现电路连接错误导致系统无法正常工作，经过调整后，系统恢复正常。
LAWCA前端读出电子学原型电路的设计和测试的开题报告
LAWCA前端读出电子学原型电路的设计和测试的开
题报告
一、选题背景和意义
随着电子技术的不断发展，对于电子学原型电路的设计和测试要求
也越来越高。
传统手工设计的电子原型电路，部件复杂、结构松散，容
易出现误差和不良现象，造成设计效率低下和测试结果不可靠。
因此，
为了提高电子学原型电路的设计和测试质量，需要利用现代化的计算机
技术进行模拟、仿真和验证。
本课题拟采用LAWCA前端技术来读出电子学原型电路的设计和测试数据，实现以数字化技术为基础，将传统手工设计的原型电路完整地技
术化，从而提高设计效率和测试可靠性，同时减少生产成本，满足实际
应用需要。
二、研究内容和方法
首先，需要了解和掌握电子学原型电路的基本原理和设计方法，同
时熟悉计算机模拟、仿真和验证的相关技术；其次，需要学习LAWCA前端技术的理论和实现过程；然后，设计LAWCA前端读取电子学原型电路测试数据的软硬件系统，包括系统框架设计、数据输入输出接口设计、
算法编写等；最后，进行实验验证和测试，检验设计和实现的效果和可
行性。
三、预期结果及应用前景
本课题的预期结果是，利用LAWCA前端技术实现电子学原型电路的设计和测试数据的读取和保存，整合模拟、仿真和验证等多种技术手段，使电子学原型电路设计和测试过程全面自动化，从而大大提高效率和可
靠性。
同时，本课题的实现可以广泛应用于电子技术领域，特别是在电
子原型和电路设计、制造、测试等领域，为相关行业提供技术支持和服务。
4.10.2电磁量能器读出电子学-BES
4.10.2电磁量能器读出电子学4.10.2.1概述电磁量能器读出电子学的主要功能是测量电荷量，从而确定粒子在CsI晶体中的能量损失，同时给出粗略的粒子击中晶体的时间信息。
读出电子学采用传统的电荷测量方法。
首先对电荷信号进行积分，积分后的信号经过放大、CR-(RC)2成形后，信号波形的峰值电压与电荷量成正比。
通过对峰值电压的测量得到待测的电荷量，根据峰位出现的时刻，可以得到粒子击中晶体的时间。
电磁量能器读出电子学的工作条件是：加速器的对撞周期为8ns，一级触发判选的延迟时间为6.4μs。
为了实现在一级触发判选完成前不丢失好事例，电磁量能器电子学采用数字流水线的工作方式。
系统控制、数据读出等部分采用VME总线标准。
电磁量能器电子学读出系统的设计除了保证按要求精度完成电荷量测量外，还考虑了探测器性能测试及触发等部分的工作需要，尽可能为其提供方便。
本系统设计了三种工作模式，根据VME主设备的指令可以方便的切换：对撞工作模式，校准工作模式和增益调节工作模式。
1) 对撞工作模式这是在对撞机对撞时谱仪系统取数的工作模式，20MHz时钟、L1均由触发系统提供且与对撞的周期同步。
2) 校准工作模式检测系统各个通道的好坏及非线性采用这种工作模式。
这时由测试控制器提供20MHz时钟、L1信号，并提供一系列线性良好的电荷量，对各个通道的线性进行测试，而非线性修正在VME的主设备中进行。
3) 增益调节工作模式为了减少电磁量能器与触发之间的电缆，简化谱仪系统，拟将8路信号的模拟“和”送给触发。
为了保证各个通道增益的一致性，须要在模拟相加前对各个通道增益进行调整。
在增益调节工作模式时，测试控制器根据VME主设备的指令产生调节增益所须的串行时钟及串行数据，主放大器中的串行解码电路自动完成解码和增益值的调整。
4.10.2.2工作原理及电子学读出系统的结构1.系统工作条件及指标根据谱仪系统整体需要及物理测量目标的要求，电磁量能器读出电子学系统参数总结如下所示：系统时钟20MHz触发判选L1延迟 6.4μs单通道事例率不大于1KHz电荷测量范围0.5fc ～1500fc输入端等效噪声电荷(σQ)0.16 fc (200keV)通道数6272积分非线性1％（修正前）通道之间串扰0.3％电子学数字化动态范围15bit给触发信息8路模拟和通道增益可在线调整增益不一致性不大于20％2.系统框图图 4.10-12为电磁量能器读出电子学框图。
电子实验报告
电子实验报告电子信息系统综合实验报告一、实验目的1. 熟悉电路板的制作过程；2. 掌握protel 99的使用；3. 对一般常用电子器件的识别和测量；4. 掌握电烙铁的使用及电路的焊接工艺；5. 掌握电路图的分析方法；6. 掌握简单电子线路的调试技巧和方法。
二、实验设备及器材手电钻，电烙铁，曝光机，斜口钳，感光敷铜板，显影剂氯化铁溶液，焊锡，电子元器件，万用表，示波器等。
三、实验内容1.protel学习（1）protel简介PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。
Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD 设计等。
Protel99se就是protel的一个出色的版本。
本实验用的就是Protel99se。
Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。
Protel 99 SE 的功能特性：开放式集成化的设计管理体系，超强的修改与编辑功能，强大的设计自动化功能。
（2）protel原理图绘制原理图绘制过程需要用到的快捷键：page up——放大窗口显示比例 page down——缩小窗口显示比例delete——删除点取的元件（1个） ctrl+delete——删除选取的元件（2个或2个以上）x——将浮动图件左右翻转 y——将浮动图件上下翻转space——将浮动图件旋转90度 x+a——取消所有被选取图件的选取状态end——刷新屏幕alt+backspace——恢复前一次的操作ctrl+backspace——取消前一次的恢复alt+f4——关闭protel绘制流程：①新建原理图文件File——new——输入名称，更改保存路径——ok——双击document ——file——new——schematic document(即后缀为.SCH的原理图文件)②添加元件库Browse Sch——Add/Remove——根据路径找到元件库（.Ddb）——Add 注意:删除以前添加过的不需要的元件库③放置元件在Browse Sch的下拉菜单中找到Library——选择元件库——选择元件，单击place——将元件放到指定位置注意：电源和接地线都可以在绘图工具栏中找到④绘制导线单击绘图工具栏中的绘制导线按钮——根据实验电路（LED闪光电路）图连线⑤给元件添加封装打开器件的属性对话框，添加相应的封装类型电阻为： 0805电容为： 0805发光二极管：0805三极管为：SOT-23B⑥生成网表Design——Create Netlist——ok为什么要生成网表？答：网表可实现原理图和PCB图的信息交流。
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前端读出电子学系统性能测试包括时间和幅度 两个方面, 时间测量关注的是其微分非线性、积分非
磁场下光电倍增管的增益降低, 须采用前置放大 器以保证传输过程的信噪比[1]. 由于前置放大器距离 TOF 读出电子学系统较远, 为保证时间信息不受损 失, 通过特制的高带宽 ( 7.5mm 外径 ) 18m 差分电缆把
2005 – 11 – 24 收稿, 2006 – 02 – 13 收修改稿
* 国家大科学工程北京正负电子对撞机升级项目和安徽高校“物理电子学”省级重点实验室资助 1) E-mail: liushb@
第 30 卷 第 8 期 2006 年 8 月
高能物理与核物理
HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 30, No. 8 Aug., 2006
BESⅢ TOF 前端读出电子学系统 原型设计和实验结果 *
郭建华 刘树彬1) 周世龙 刘小桦 安琪
(中国科学技术大学近代物理系快电子学实验室 合肥 230026)
经高低阈甄别后, 低阈输出送到 MC100EP196 做 延迟, 高阈输出用单稳电路展宽, 二者相符合. 符合后 信号的前沿即 TOF 电子学需要测量的时刻. 整个前端 电路的逻辑都选用快速的 ECLInPS 电路, 为高精度的 时间测量提供了保证.
2.3 幅度测量电路
为修正不同幅度的信号对时间甄别带来的影响 (time slewing correction), 需要测量脉冲幅度以离线 进行时幅修正. BESⅢ TOF 的幅度测量采用 VT 配 合TDC的方式: 先将输入信号的幅度线性地转换为时 间宽度, 再通过 TDC 测量出转换后输出脉冲的宽度, 从而得到输入信号的幅度.
为降低电路复杂度, 提高系统集成度、稳定性和 一致性, TOF 读出电子学插件对时间和幅度测量均采 用 HPTDC, 仅用 3 片即可满足一个插件上所有 16 个 通道的测量需求: 每片 HPTDC 可提供 8 个通道的甚 高精度时间测量, 测量精度 LSB(least significant bit) 为 24ps[3], 因此, 读出电子学插件上使用 2 片即可以 满足 TOF 对时间测量电子学部分的要求 (RMS time resolution <25ps); 因幅度测量的 TDC 测量精度只需 要 100ps, 1 片 HPTDC 在高精度模式下即可满足要求 (单片最多可提供 32 通道). 当然, 设计时须充分考虑 保证信号完整性, 以避免信号反射、串扰、噪声等对 测量精度的影响.
图 2 VT 转换原理图
2.4 时间数字转换器
从图 1 中知道, 在 TOF 读出电子学插件的时间测 量和幅度测量中, 分别需要多达 16 个通道的, 精度 非常高的 TDC. 针对 BESⅢ 的 TOF 探测器预计 4K/s 的事例率, 要求 TDC 具有多次击中能力. 而且由于 时间测量没有一一对应的起始、停止信号对, 因此 传统的起停型 TDC 不适合在 BESⅢ 的 TOF 电子学中 应用. CERN 新开发的 TDC 集成芯片 HPTDC(High Performance TDC) 是 专 门 针 对 高 能 物 理 设 计 的 一 款数据驱动式时间标记型 TDC, 它具有很多优点[3]: 1) 灵 活 性, 可 以 通 过 编 程 来 设 置 其 工 作 在 不 同 测 量精度模式, 它分别可以工作在低精度 (bin 宽度为 781ps)、中精度 (bin 宽度为 195ps)、高精度 (bin 宽度 为 98ps) 和甚高精度 (bin 宽度为 24ps)模式; 2) 高集成 度, 集成了多达 32 个时间测量通道和触发判选电路 等, 从而简化了电路设计; 3) 多次击中能力, 时间测量 典型死时间为 5ns; 4) 读出方便, 它通过令牌环方式实 现接口逻辑, 方便多个 HPTDC 读出数据.
2 电路设计
2.1 TOF 读出电子学系统整体框架
BESⅢ 中 TOF 探测器位于主漂移室和晶体量能 器之间. 主要作用是通过所测量的飞行时间信息, 结
合主漂移室测得粒子的动量和径迹, 从而辨别粒子的 种类; 同时它也参加第一级触发判选; 而且可以利用 不同探测器输出信号之间的时间关系来排除宇宙线本 底. BESⅢ 的 TOF 探测器设计仍采用成熟的快塑料 闪烁体+光电倍增管 (Photomultiplier Tube, PMT) 方 案, 采用双层 TOF: 双层桶部部分每层由 88 块条形塑 料闪烁体组成; 单层端盖部分每端由 48 块扇型塑料闪 烁体组成. 由于桶部条形闪烁体两端各接一个 PMT, 而端盖因空间限制, PMT 只能放置于内半径处, 因此 总共需要 88 × 2 × 2 + 48 × 2=448 个 PMT 输出进行飞 行时间测量.
关键词 飞行时间谱仪 (TOF) 高性能时间数字转化芯片 (HPTDC) 积分非线性 微分非线性 RMS 时间精度
1 引言
北京正负电子对撞机 (Beijing Electron Positron Collider, BEPC) 是专门对 τ 粲能区进行物理研究而 设计的. BEPC 的升级 (BEPCⅡ), 作为国家大科学 工程, 已于 2003 年获国务院批准. 其相配套的磁谱 仪——北京谱仪 (BES) 也正进行 BESⅢ 的升级. 其中 飞行时间计数器 (TOF) 作为升级的一部分, 要求新的 飞行时间计数器的时间分辨率不大于 90ps[1] (RMS). 考虑到 TOF 本征时间分辨、束团时间的不确定性、 束团长度形成的对撞时刻的不确定性、粒子击中闪烁 体的 z 向定位的不确定性、预期飞行时间不确定性以 及时间游动效应的修正过程等误差, 要求 TOF 前端电 子学 (FEE) 时间测量的分辨率应好于 25ps. 本文将讨 论 FEE 的主要部分——FEE VME 9U 读出插件的设 计和实验结果.
摘要 作为北京谱仪 (Beijing Spectrometer, 简称 BES) 的改造, BESⅢ 将把 TOF(time-of-flight) 测量精 度提高到一个新的水平, 总时间分辨不大于 90ps. 其中要求前端电子学 (Front End Electronics, FEE) 对时间测量的不确定性贡献小于 25ps. 本文介绍了 TOF 前端读出电子学系统原型电路的设计和初步 的测试结果.
761 — 766
762
高 能 物 理 与 核 物 理 ( HEP & NP )
第 30 卷
前放输出的差分信号送到读出电子学插件. 图 1 是读 出电子学系统大致信号流向图[2]. 前放信号通过插件 上的一个差分缓冲芯片 (THS4500) 后分为两路: 其中 一路送入甄别器用于时间测量, 另外一路送给幅度测 量电路.
图 4 是设置 HPTDC 在 25ps 条件下, 时间测量通 道的 DNL 和 INL 测试结果1) . 由于 HPTDC 的测量是 以外部输入的精确时钟 (40MHz) 为参考来进行时间 内插, 用一个简单计数器来增大其动态范围, 可认为 它的 DNL 和 INL 以 25ns 为周期重复, 故只要测量一个 时钟周期 (25ns) 内各个输出码的 INL 即可[3]. 由图 4 可知 HPTDC 在甚高模式下 INL 和 DNL 比较大: INL 最大将近 +9LSB 左右. 这与 CERN 对 HPTDC 的测 试结果是吻合的[3].
第8期
郭建华等：BESⅢ TOF 前端读出电子学系统原制逻辑
数据的读出控制使用一片 Altera 的 FPGA (Cyclone 系列的 EP1C12F324) 实现. Altera 的 Cyclone 系 列采用新的半导体工艺, 具有性价比高等特点, 特别 适合高能物理中多通道、控制逻辑相对比较简单的情 况.
图 3 FPGA 的逻辑框图 FPGA 逻辑将各种不同的功能划分成独立的模 块, 同时使用 verilog 硬件描述语言编写, 可在线更新 逻辑和重配置, 便于读出电子学的维护和升级.
2.6 电源, PCB 等考虑
为保证测量精度和系统的可靠性, 整个电路必须 有良好的电源完整性和信号完整性. 具体实现时采用 了以下几个措施: 电路中尽量使用差分逻辑, 减少电 路的窜扰和地噪声; 尽量保证电源平面的完整; 对于 ECL 电路中要在匹配和减少功耗方面取得折中, 对于 长线必须采用匹配等.
线性、RMS 精度等. 幅度测量主要测量其线性和道 数(即位数)等.
3.1 时间测试结果
3.1.1 微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)
TDC 的非线性测量通常采用码密度的方法: 通过 输入大量的随机信号, 统计各个输出码上的计数值来 推算各码宽的不均匀性, 从而得到 DNL 和 INL[4]. 对 于 TDC 来说, 码密度测试需要输入的大量时间信号必 须是随机的, 这样才能保证均匀地覆盖每个输出码.
图 3 是数据读出控制逻辑功能的逻辑框图, 基本 上由下列部分组成: HPTDC 接口、非线性修正 (INL Compensation)、事例组建、状态和控制、VME 接 口. HPTDC 接 口 模 块 负 责 按 照 令 牌 环 方 式 读 取 3 个 HPTDC 的数据、状态, 以及进行 HPTDC 的触 发、复位、配置等方面的控制. 非线性修正模块对 HPTDC 的数据 INL 补偿, 使它精度能够达到要求 (见 后面部分的讨论). 事例组建 (Event Build) 模块将同 一个触发读出的数据进行事例组建, 待 VME 读出; 状 态和控制模块负责插件各模块状态的读取和控制, 包 括各种状态和控制寄存器; VME 接口逻辑主要负责实 现 VME64xP 规范的通讯, 其中 TDC 触发事例的读出 采用 CBLT64 方式, 保证及时地读出触发事例.
2.2 时间测量前端电路
时间测量前端电路的作用是接收前放过来的 模拟信号, 然后进行驱动、甄别、符合等, 提供给 TDC 进行时间测量. 每个读出电子学插件处理 16 路 差 分 模 拟 信 号. 如 图 1 中 时 间 测 量 部 分, 差 分 缓 冲 (THS4500) 输出的差分信号经交流耦合后送到超 快速甄别器 MAX9601中. MAXIM 公司的 MAX9601 的输出逻辑电平为 PECL, 其甄别输出的抖动非常 小, 在 Vin = 2Vpp 时最大 300fs, 保证了前沿定时精度. MAX9601 的甄别阈由一个 DAC 来设置.