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上海光源增强器引出系统共有1块快冲击磁铁,3块凸轨磁铁和3块切割磁铁组成,在这7块磁铁的共同作用下,把增强器的束流引出到储存环中。目前这三块凸轨磁铁励磁电流波形发生器是一台集成设备,励磁电流波形存储在Flash卡里面,信号的输出由PLC控制,但该设备价格昂贵且功能不易更改,通信不太稳定,易造成指令无法读取,机器运行状态无法实时看到等问题,这就容易造成指令的丢失。本论文采用了一块基于FPGA开发板和一块四输出DAC搭建的硬件平台,用HDL语言进行硬件编程,并在上位机(用C语言)进行软件编程,实现了一个可与上位机通信的、幅度可调的、通道可关断的外触发任意形状脉冲信号的发生器。
系统的FPGA部分用来实现一个数字的信号发生器,外触发源接到FPGA的一个输入管脚上,用于触发FPGA的产生波形;当FPGA有了波形输出便通过一排IO管脚送往DAC完成数模转换,模拟信号随之进入SGI电源进行压流转换,驱动凸轨磁铁。系统的上位机控制部分采用Matlab GUI的图形界面控制方式,能实时控制三路的通断、幅度和波形源。作为扩展功能,上位机还要和FPGA一起完成任意波形的下载和读取任务。与此同时,FPGA还储存了一些常用的波形,如三角波、锯齿波,供用户使用。
光源中使用的波形是一个偏置余弦信号,为了能够满足引出束流的需要,需要对三路波形进行具体指标进行限定:满幅度(10V)时的稳定度(6值)不超过0.01%,三路DAC板输出延迟相差不多于10μs,每路各自触发晃动不超过1μs。
本文完成了外触发三输出的任意形状的脉冲信号发生器的研制,不仅能够满足光源引出系统的需要,其波形、幅度指标和时间指标均达到或者优于设计指标,而且还能加载任意波形进入FPGA供用户选择使用,使得系统可以产生用户自定义的波形,灵活可靠,性价比很高。