عارضی آپٹیکل ریڈی ایشن سگنل کی کھوج کے لیے ڈیٹا ایکوزیشن سسٹم
عارضی آپٹیکل ریڈی ایشن کا پتہ لگانے میں مضبوط پس منظر اور کمزور ہدف کی خصوصیات کے مطابق، یہ کاغذ FPGA کے ساتھ ڈیٹا کے حصول کی اسکیم کو کنٹرول اور پروسیسنگ کے مرکز کے طور پر ڈیزائن کرتا ہے۔ اس اسکیم میں بیک گراؤنڈ اور سگنل ڈبل فلٹر چینلز، دو سطحی پروگرام کنٹرولڈ ایمپلیفیکیشن کو اپنایا گیا ہے، جو سگنل کے حصول کے معیار کی مؤثر ضمانت دیتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ ٹارگٹ سگنلز کے لیے فریکوئنسی کنورژن اسٹوریج کو اپناتا ہے، جو ڈیٹا اسٹوریج اور ٹرانسمیشن کی ضروریات کو کافی حد تک کم کرتا ہے، اور حصول کے مزید مستقل عمل کو یقینی بناتا ہے۔ پیمائش کی درستگی
1 نظام کی ساخت اور کام کرنے کا اصول
ڈیٹا کے حصول کے نظام کو تقریباً تین حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پری پروسیسنگ ماڈیول، سیمپلنگ اسٹوریج ماڈیول، اور FPGA کنٹرول ماڈیول۔ پری پروسیسنگ ماڈیول میں فوٹو الیکٹرک کنورژن ڈیوائسز، ایکٹو فلٹر بینک، اور پروگرام کے زیر کنٹرول ایمپلیفائر سرکٹس شامل ہیں۔ پورے نظام کا بلاک ڈایاگرام تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ فوٹو الیکٹرک کنورژن سرکٹ سسٹم میں داخل ہونے والے آپٹیکل سگنل کو ایک ڈیٹیکٹر کے ذریعے کرنٹ سگنل میں تبدیل کرتا ہے، اور پھر اسے ٹرانسمپیڈینس آپریشنل ایمپلیفائر کے ذریعے وولٹیج سگنل میں تبدیل کرتا ہے۔ سسٹم دو فلٹرنگ چینلز ڈیزائن کرتا ہے: پس منظر کم پاس فلٹرنگ کو اپناتا ہے، اور سگنل ہائی پاس فلٹرنگ کو اپناتا ہے۔ ابتدائی حالت میں، اینالاگ سوئچ بیک گراؤنڈ چینل کو بطور ڈیفالٹ منتخب کرتا ہے، اور قابل پروگرام ایمپلیفائر کو بیک گراؤنڈ موڈ پر سیٹ کیا جاتا ہے۔ A/D کے ذریعے بیک گراؤنڈ سگنل کے نمونے لینے کے بعد، اسے حد کے مقابلے کے لیے FPGA کو بھیجا جاتا ہے۔ جب حد سے زیادہ صورتحال کا پتہ چل جاتا ہے، تو FPGA اینالاگ سوئچ کے چینل کو سوئچ کرتا ہے، ہائی پاس فلٹر کا چینل منتخب کیا جاتا ہے، اور پروگرام کے زیر کنٹرول یمپلیفائر کے آپریٹنگ موڈ کو سگنل موڈ کے طور پر منتخب کیا جاتا ہے۔ سگنل کے شروع میں کھڑے اور آخر میں سست ہونے کی خصوصیات کے مطابق، FPGA ڈیٹا کو جمع کرنے اور ذخیرہ کرنے کا احساس کرتا ہے اور پھر A/D اور FIFO کے مربوط کنٹرول کے ذریعے۔
2. ڈیٹا ایکوزیشن سسٹم کا ہارڈ ویئر ڈیزائن
2.1 فرنٹ اسٹیج پری پروسیسنگ سرکٹ
فوٹو الیکٹرک کا پتہ لگانے والے سرکٹ میں، فوٹو ڈیٹیکٹر کا براہ راست تعلق سسٹم کی کارکردگی کے معیار سے ہے۔ ماحولیاتی برقی مقناطیسی تابکاری کی وجہ سے حوصلہ افزائی کرنٹ کے اثر کو کم کرنے کے لیے، آلہ سیرامک پیکیجنگ کے لیے موزوں ہے۔ اس کے علاوہ، ڈیٹیکٹر کا فوٹو حساس ایریا بہت بڑا نہیں ہونا چاہیے، بصورت دیگر پیرامیٹرز جیسے تاریک کرنٹ، جنکشن کیپیسیٹینس، اور عروج کا وقت بڑھ جائے گا، جو پتہ لگانے کے اثر کو متاثر کرے گا۔ ڈیزائن میں جاپان ہماتسو کمپنی کا S2387 سلکان فوٹوڈیوڈ استعمال کیا گیا ہے۔ ڈیٹیکٹر میں اعلیٰ حساسیت، تیز رفتار ردعمل اور بڑی متحرک رینج کی خصوصیات ہیں۔ سرکٹ ڈیزائن صفر تعصب موڈ کو اپناتا ہے، کوئی تاریک کرنٹ نہیں، ڈایڈڈ شور بنیادی طور پر شنٹ ریزسٹر سے پیدا ہونے والا تھرمل شور ہے، اور اس میں بہترین درستگی اور لکیری ہے۔ اعلی اور کم پاس فلٹر فعال فلٹر کو اپناتا ہے، جس میں تیز رفتار ردعمل، فلٹرنگ ہارمونکس کا اچھا اثر ہوتا ہے، اور متحرک طور پر رد عمل کی طاقت کو معاوضہ دے سکتا ہے۔ پروگرام کے زیر کنٹرول یمپلیفائر ایک مربوط آپریشنل ایمپلیفائر اور ایک اینالاگ سوئچ پر مشتمل ہے۔ اینالاگ سوئچ کو FPGA کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور مختلف ریزسٹرس آپریشنل ایمپلیفائر کے ان پٹ ٹرمینل سے منسلک ہوتے ہیں تاکہ نفع کو ایڈجسٹ کیا جا سکے۔
2.2 سیمپلنگ اسٹوریج سرکٹ
چونکہ ٹارگٹ سگنل کی ڈائنامک رینج بہت بڑی ہے (تقریباً 80 dB)، سگنل کے حصول کا احساس کرنے کے لیے وسیع ڈائنامک رینج کے ساتھ ADC کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔ سگنلز کو ایک متحرک رینج کے ساتھ نمونے کے لیے 14 b ADC کو اپنانا جس کا طول و عرض 4 آرڈرز تک مختلف ہوتا ہے سسٹم کے لیے مطلوبہ ہائی ڈیٹیکشن حساسیت کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔ تاہم، چونکہ تمام A/D کنورژن ڈیوائسز میں درستگی کی خرابیاں ہوتی ہیں، اس لیے اعلی درستگی والے A/D کنورژن اجزاء کو کم درستگی والے A/D کنورژن اجزاء کے طور پر استعمال کرنے سے درستگی کی خرابیوں کو کم کیا جا سکتا ہے۔ یہ ڈیزائن ADI کمپنی کا 16 bAD976A استعمال کرتا ہے۔ AD976A کم بجلی کی کھپت 16 b لگاتار لگ بھگ A/D کنورٹر، تبادلوں کی رفتار 200 KSPS ہے، اندرونی یا بیرونی 2.5 V حوالہ بجلی کی فراہمی کا انتخاب کر سکتی ہے۔ AD976 16 b کو ایک وقت میں متوازی طور پر آؤٹ پٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے، اور دو 8 b کی شکل میں آؤٹ پٹ کر سکتا ہے۔ ڈیزائن میں پنوں کو بچانے کے لیے، ڈوئل 8 بی آؤٹ پٹ کو اپنایا جاتا ہے۔
مختلف کلاک ڈومینز کے درمیان ڈیٹا کی درست ترسیل کو یقینی بنانے کے لیے، ڈیٹا کیش ایک غیر مطابقت پذیر FIFO کا استعمال کرتا ہے۔ غیر مطابقت پذیر FIFO میں تیز رفتار اور اچھی وشوسنییتا کی خصوصیات ہیں، اور مختلف گھڑیوں کے درمیان مرحلے کے فرق کی وجہ سے ڈیٹا کے غلط نمونے لینے سے بچ سکتا ہے۔ ڈیزائن میں اپنایا گیا IDT7204 IDT72XX سیریز میں ایک 4 096 × 9 b CMOS ڈوئل پورٹ میموری کیش چپ ہے۔ داخلی پڑھنے اور لکھنے کے پوائنٹرز کو فرسٹ ان فرسٹ آؤٹ کی بنیاد پر پڑھا اور لکھا جاتا ہے، اور رائٹ کلاک ڈبلیو اور ریڈ کلاک آر بیرونی طور پر فراہم کیے جاتے ہیں۔ فل فلیگ () اور خالی جھنڈا () ڈیٹا اوور فلو اور خالی ریڈنگ کو کنٹرول کرتا ہے، اور جب سمولیشن میموری فل ہو تو لکھتا ہے یہ کسی بھی لفظ کی گہرائی اور لفظ کی لمبائی کو آسانی سے بڑھا سکتا ہے۔
