ক্ষণস্থায়ী অপটিক্যাল বিকিরণ সংকেত সনাক্তকরণের জন্য ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেম
ক্ষণস্থায়ী অপটিক্যাল বিকিরণ সনাক্তকরণে শক্তিশালী পটভূমি এবং দুর্বল লক্ষ্যের বৈশিষ্ট্য অনুসারে, এই কাগজটি নিয়ন্ত্রণ এবং প্রক্রিয়াকরণের মূল হিসাবে FPGA-এর সাথে একটি ডেটা অধিগ্রহণের স্কিম ডিজাইন করে। স্কিমটি ব্যাকগ্রাউন্ড এবং সিগন্যাল ডবল ফিল্টার চ্যানেল, দ্বি-স্তরের প্রোগ্রাম-নিয়ন্ত্রিত পরিবর্ধন গ্রহণ করে, যা কার্যকরভাবে সিগন্যাল অধিগ্রহণের গুণমান নিশ্চিত করে; একই সময়ে, এটি লক্ষ্য সংকেতগুলির জন্য ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তর স্টোরেজ গ্রহণ করে, যা ডেটা স্টোরেজ এবং ট্রান্সমিশনের প্রয়োজনীয়তাগুলিকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে এবং আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ অধিগ্রহণ প্রক্রিয়া নিশ্চিত করে। পরিমাপের যথার্থতা.
1 সিস্টেম রচনা এবং কাজের নীতি
ডেটা অধিগ্রহণ ব্যবস্থাকে মোটামুটিভাবে তিনটি ভাগে ভাগ করা যায়: প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ মডিউল, স্যাম্পলিং স্টোরেজ মডিউল এবং FPGA কন্ট্রোল মডিউল। প্রাক-প্রসেসিং মডিউলটিতে ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর ডিভাইস, সক্রিয় ফিল্টার ব্যাঙ্ক এবং প্রোগ্রাম-নিয়ন্ত্রিত পরিবর্ধক সার্কিট অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। পুরো সিস্টেমের ব্লক ডায়াগ্রাম চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। ফটোইলেকট্রিক কনভার্সন সার্কিট একটি ডিটেক্টরের মাধ্যমে সিস্টেমে প্রবেশ করা অপটিক্যাল সিগন্যালকে কারেন্ট সিগন্যালে রূপান্তরিত করে এবং তারপর এটিকে একটি ট্রান্সিম্পেডেন্স অপারেশনাল এমপ্লিফায়ারের মাধ্যমে ভোল্টেজ সিগন্যালে রূপান্তরিত করে। সিস্টেম দুটি ফিল্টারিং চ্যানেল ডিজাইন করে: ব্যাকগ্রাউন্ড লো-পাস ফিল্টারিং গ্রহণ করে এবং সিগন্যাল হাই-পাস ফিল্টারিং গ্রহণ করে। প্রাথমিক অবস্থায়, অ্যানালগ সুইচটি ডিফল্টরূপে ব্যাকগ্রাউন্ড চ্যানেল নির্বাচন করে এবং প্রোগ্রামেবল অ্যামপ্লিফায়ারটি ব্যাকগ্রাউন্ড মোডে সেট করা হয়। A/D দ্বারা পটভূমি সংকেত নমুনা করার পরে, এটি থ্রেশহোল্ড তুলনা করার জন্য FPGA-তে পাঠানো হয়। যখন থ্রেশহোল্ডের চেয়ে বড় একটি পরিস্থিতি সনাক্ত করা হয়, তখন FPGA এনালগ সুইচের চ্যানেল স্যুইচ করে, হাই-পাস ফিল্টারের চ্যানেলটি নির্বাচন করা হয় এবং প্রোগ্রাম-নিয়ন্ত্রিত পরিবর্ধকের অপারেটিং মোড সিগন্যাল মোড হিসাবে নির্বাচিত হয়। সিগন্যালের বৈশিষ্ট্য অনুসারে শুরুতে খাড়া এবং শেষে ধীরগতির, FPGA ডেটা সংগ্রহ এবং সঞ্চয়কে ঘনত্বে এবং তারপরে অল্প পরিমাণে A/D এবং FIFO-এর সমন্বিত নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে উপলব্ধি করে।
2. ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেমের হার্ডওয়্যার ডিজাইন
2.1 ফ্রন্ট স্টেজ প্রিপ্রসেসিং সার্কিট
ফটোইলেকট্রিক সনাক্তকরণ সার্কিটে, ফটোডিটেক্টর সরাসরি সিস্টেমের কর্মক্ষমতার মানের সাথে সম্পর্কিত। পরিবেশগত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ দ্বারা সৃষ্ট প্ররোচিত বর্তমানের প্রভাব হ্রাস করার জন্য, ডিভাইসটি সিরামিক প্যাকেজিংয়ের জন্য উপযুক্ত। উপরন্তু, ডিটেক্টরের আলোক সংবেদনশীল ক্ষেত্রটি খুব বড় হওয়া উচিত নয়, অন্যথায় ডার্ক কারেন্ট, জংশন ক্যাপাসিট্যান্স এবং উত্থানের সময় মতো প্যারামিটারগুলি বৃদ্ধি পাবে, যা সনাক্তকরণের প্রভাবকে প্রভাবিত করবে। ডিজাইনে জাপান হামামাতসু কোম্পানির S2387 সিলিকন ফটোডিওড ব্যবহার করা হয়েছে। ডিটেক্টরের উচ্চ সংবেদনশীলতা, দ্রুত সময়ের প্রতিক্রিয়া এবং বড় গতিশীল পরিসরের বৈশিষ্ট্য রয়েছে। সার্কিট ডিজাইন শূন্য পক্ষপাত মোড গ্রহণ করে, কোন অন্ধকার কারেন্ট নেই, ডায়োড নয়েজ হল প্রধানত শান্ট প্রতিরোধক দ্বারা উত্পন্ন তাপীয় শব্দ, এবং এটির সর্বোত্তম নির্ভুলতা এবং রৈখিকতা রয়েছে। উচ্চ এবং নিম্ন পাস ফিল্টার সক্রিয় ফিল্টার গ্রহণ করে, যার দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি, ফিল্টারিং হারমোনিক্সের ভাল প্রভাব রয়েছে এবং প্রতিক্রিয়াশীল শক্তিকে গতিশীলভাবে ক্ষতিপূরণ দিতে পারে। প্রোগ্রাম-নিয়ন্ত্রিত পরিবর্ধক একটি সমন্বিত অপারেশনাল পরিবর্ধক এবং একটি এনালগ সুইচ দ্বারা গঠিত। এনালগ সুইচ FPGA দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, এবং বিভিন্ন প্রতিরোধক লাভ সামঞ্জস্য করার জন্য অপারেশনাল এমপ্লিফায়ারের ইনপুট টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত থাকে।
2.2 স্যাম্পলিং স্টোরেজ সার্কিট
কারণ টার্গেট সিগন্যালের গতিশীল পরিসর অনেক বড় (প্রায় 80 ডিবি), সিগন্যালের অধিগ্রহণ উপলব্ধি করার জন্য একটি বিস্তৃত গতিশীল পরিসর সহ একটি ADC নির্বাচন করা প্রয়োজন। একটি গতিশীল পরিসরের সাথে সংকেতগুলিকে নমুনা করার জন্য 14 b ADC গ্রহণ করা যার প্রশস্ততা 4 অর্ডার পর্যন্ত পরিবর্তিত হয় সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ সনাক্তকরণ সংবেদনশীলতার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে পারে৷ যাইহোক, যেহেতু সমস্ত A/D রূপান্তর ডিভাইসে নির্ভুলতা ত্রুটি রয়েছে, তাই উচ্চ-নির্ভুল A/D রূপান্তর উপাদানগুলিকে নিম্ন-নির্ভুল A/D রূপান্তর উপাদান হিসাবে ব্যবহার করে নির্ভুলতা ত্রুটি কমাতে পারে। এই ডিজাইনে ADI কোম্পানির 16 bAD976A ব্যবহার করা হয়েছে। AD976A কম শক্তি খরচ 16 b ধারাবাহিক আনুমানিক A/D রূপান্তরকারী, রূপান্তর গতি 200 KSPS, অভ্যন্তরীণ বা বাহ্যিক 2.5 V রেফারেন্স পাওয়ার সাপ্লাই চয়ন করতে পারে। AD976 16 b কে এক সময়ে সমান্তরালভাবে আউটপুট করতে দেয় এবং দুটি 8 b আকারে আউটপুট করতে পারে। ডিজাইনে পিন সংরক্ষণ করার জন্য, ডুয়াল 8 বি আউটপুট গ্রহণ করা হয়।
বিভিন্ন ঘড়ির ডোমেনের মধ্যে ডেটার সঠিক সংক্রমণ নিশ্চিত করার জন্য, ডেটা ক্যাশে একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস FIFO ব্যবহার করে। অ্যাসিঙ্ক্রোনাস FIFO-এর উচ্চ গতি এবং ভাল নির্ভরযোগ্যতার বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং বিভিন্ন ঘড়ির মধ্যে ফেজ পার্থক্যের কারণে ডেটার ভুল নমুনা এড়াতে পারে। ডিজাইনে গৃহীত IDT7204 হল IDT72XX সিরিজের একটি 4 096 × 9 b CMOS ডুয়াল-পোর্ট মেমরি ক্যাশে চিপ৷ অভ্যন্তরীণ রিড অ্যান্ড রাইট পয়েন্টারগুলি ফার্স্ট-ইন ফার্স্ট-আউটের ভিত্তিতে পঠিত এবং লেখা হয় এবং লেখা ঘড়ি W এবং রিড ক্লক R বাহ্যিকভাবে সরবরাহ করা হয়; সম্পূর্ণ পতাকা () এবং খালি পতাকা () ডেটা ওভারফ্লো এবং খালি পড়া নিয়ন্ত্রণ করে এবং সিমুলেশন মেমরি পূর্ণ হলে লিখতে পারে এটি সহজেই যেকোনো শব্দের গভীরতা এবং শব্দের দৈর্ঘ্য প্রসারিত করতে পারে।
