核电子学中的仪器标准课件

核电子学中的仪器标准1谢谢观赏2019-5-212谢谢观赏2019-5-21机械和电气标准：核电子学信号处理设备的插件化、标准化，核电子学仪器在机箱、插件的机械结构、电源标准和信号电平等方面做出了规定。总线标准：现代计算机技术在核电子学系统的应用，实现数据采集和处理系统的标准化，在信息传输方式、信号传送的硬件和软件方面定了标准。此处只涉及核科学和技术领域的总线技术3谢谢观赏2019-5-21核电子学中的仪器和总线标准NIM(-GPIB)标准：CAMAC标准FASTBUS标准VME-VXI标准PCI-PXI标准USB标准最早发展起来的核电子学标准，模拟仪器核电子学领域的专业总线，没能在其他领域得到推广工业界的通用总线，近年来广泛应用于核电子学领域4谢谢观赏2019-5-21NIM标准NuclearInstrumentModule最早提出的核电子学插件化的标准。NIM标准是在计算机大量普及前制定的，因此，一般用于模拟信号处理系统。目前，除了前置放大器之外，所有进行模拟信号处理的设备以及模数变换、计数电路等设备，在国内外也都按NIM标准设计和生产。

NIM标准的确立大大提高了核电子学仪器的机械互换性和电气互换性。5谢谢观赏2019-5-21NIM机箱和插件结构机箱和插件的尺寸标准化电源的标准化机箱：19英寸宽，7英寸高，可以容纳十二个单倍宽的NIM插件。6谢谢观赏2019-5-21NIM信号标准正逻辑标准：为电压信号，用在中低速逻辑电路（dc到1MHz）。电平标准输出（必须送出）输入（必须反应）‘1’+4~+12V+3~+12V‘0’+1~-2V+1.5~-2V上升时间10ns~100ns宽度0.1~1s输入阻抗1k

输出阻抗10

或50TTLLogicSignalsOutputInput(mustdeliver)(mustrespondto)Logic1+2.4to+5V+2to+5VLogic00to+0.4V0to+0.8V7谢谢观赏2019-5-21NIM信号标准快（负）逻辑标准：为电流信号，流入阻抗为50的负载，用于高速逻辑电路中。电流标准输出（必须送出）输入（必须反应）‘1’-14~-18mA-12~-36mA‘0’-1~+1mA-4~+4mA上升时间2ns~10ns，宽度不重要，前沿触发（在ORTEC插件中信号的典型上升时间为2ns）。输入阻抗、输出阻抗50**由于信号的快上升时间，在负的快逻辑信号处理中必须考虑电缆匹配的问题。ECLLogicSignalsOutput(mustdeliver)Input(mustrespondto)Highstate–0.81to–0.98V(-0.9V)–0.81to–1.13VLowstate–1.63to–1.95V(-1.8V)–1.48to–1.95V8谢谢观赏2019-5-21NIM信号标准慢线性信号标准：幅度：0~1V或0~10V；上升时间：50ns；宽度：0.5~100s；输入阻抗、输出阻抗无统一标准，现有插件（ORTEC）中一般为输入阻抗1k，输出阻抗一般有两种：前面板为<1，后面板93快线性信号标准：幅度：0~-1V，0~-5V或0~-10V；上升时间：<50ns；宽度：<1s；输入阻抗50，输出阻抗很大或<1。9谢谢观赏2019-5-21NIM＋GPIB标准为了适应计算机技术的发展，1983年美国NIM委员会公布了“NIM+数字数据总线标准

”即NIM＋GPIB标准。是NIM仪器的数字化改良，依据这个新标准所生产的插件又叫CCNIM"ComputerControlledNIM"。计算机通过GPIB总线来控制插件的工作，实现自动化测量和控制。10谢谢观赏2019-5-21NIM标准小结最早的核电子学标准机械标准：机箱和插件电气标准：电源和信号模拟设备标准，数字改良标准NIM+GPIB。但这种CCNIM设备比较少。11谢谢观赏2019-5-21

随着计算机技术的发展和其在核电子学中的应用，为了实现数据采集和处理系统的标准化，当代的核电子学仪器除了在机箱、插件的机械结构、电源标准和信号电平等方面做出了规定之外，还在信息传输方式、信号传送的硬件和软件方面定了标准。这就是总线标准。12谢谢观赏2019-5-21CAMAC标准ComputerAutomatedMeasurementAndControl

核电子学仪器中的第一代总线标准

规定了机箱和插件的机械尺寸，供电方式和供电标准外，还在信息传输方式、信号传递的硬件和软件方面也规定了标准。机械标准、电气标准、总线标准13谢谢观赏2019-5-21CAMAC机箱数据路：86芯的印制板插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线。14谢谢观赏2019-5-21CAMAC系统的组成

由机箱(Crate)和插件(Plug-inModule)组成，插件又分为一般功能组件(Module)和机箱控制器(CrateController)。一般功能插件实现一个独立的功能，用若干个插件可以组合成一个较复杂的系统。机箱控制器用来控制机箱内各插件的动作并提供CAMAC数据路与外部计算机之间的通讯接口功能。

15谢谢观赏2019-5-21CAMAC系统的组成框图举例

16谢谢观赏2019-5-21FASTBUS

总线标准向高速度、高度灵活方面发展，因此核电子学仪器又发展了新一代总线-快总线（FASTBUS），数据的速度比CAMAC大约快一个量级。“快总线”插件，电路采用ECL组件，功耗较大，机箱散热成了专门问题。17谢谢观赏2019-5-21核科技领域专用总线的退出

CAMAC总线和FASTBUS总线没有在其它领域得到推广，市场很小，因而不仅成本很高，而且兼容性、开放性、可靠性和可维护性等方面都存在问题。当今，在核科学和技术领域多采用工业界的通用总线。18谢谢观赏2019-5-21VME计算机总线和在其基础上发展的VMEBus模块化仪器总线PCI计算机外围设备总线和在其基础上发展的PXI模块化仪器总线USB计算机串行总线

工业通用总线在核科技领域的使用19谢谢观赏2019-5-21VME总线面向高性能微处理机M68XXX开发的系统总线，起源于美国MOTOROLA公司。VME（VersaModuleEurocard）总线是一种通用的计算机总线，经过多年的改造升级，基于VME系统的产品遍及了工业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域，在核电子和高能物理实验领域也已经广泛应用。1987年推出的VXIbus系统是一种用于模块化仪器的总线系统。VXIbus系统具有模块式结构、高速数传、系统组建及使用灵活方便、易于充分发挥计算机效能和标准化程度高等诸多优点，得到迅速发展和推广。最大特点：改变了CAMAC和FASTBUS通过控制器对总线进行控制的方式，每个插件都可以对总线进行控制，解决了大量数据输入输出的问题。20谢谢观赏2019-5-21VME机箱插件化96芯的插针式插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线21谢谢观赏2019-5-21VME系统模拟设备NIM系统VME数据获取系统专用VME控制单板机22谢谢观赏2019-5-21PCI总线：1993年，Intel公司，外围设备互连总线（PeripheralComponentInterconnect-PCI）1997年美国NI公司，PXI模块化仪器总线USB串行总线：1995年，美国多家公司，高性能串行数据总线（UniversalSerialBus-USB）计算机和仪器设备等均配备了USB端口PCI总线和USB总线23谢谢观赏2019-5-21核电子学中的仪器标准总结NIM(-GPIB)标准：CAMAC标准FASTBUS标准VME-VXI标准PCI-PXI标准USB标准最早发展起来的核电子学标准，模拟仪器核电子学领域的专业总线，没能在其他领域得到推广工业界的通用总线，近年来广泛应用于核电子学领域重点：核电子学仪器标准在哪些方面提出了规范要求？ 机械标准、电气标准和总线标准几种典型的标准24谢谢观赏2019-5-21仪器的发展