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1、使用LabVIEW和NIPXI测试ASICgengwt导语：在与ASIC建立通讯后，我们对数字比特流进展分析，这对于观察和调试专用的数字波形数据非常有用。介绍我们的物理解决方案可以检测低能量、高密度的X射线辐射见图1。我们设计了专用的X射线探测器的读数ASIC，如DEDIX1、RG642和SXDR643，这些都是用于读取硅条探测器，以及诸如PX904的芯片该芯片采用90纳米CMOS技术构造，并用于读取像素探测器见图2。我们的芯片包含多达几千个读数通道，以单光子计数形式工作，这意味着假如某个撞击探测器的光子的能量超过一定的阈值，读数通道就可以对其计数。所有的芯片都包含模拟和数字局部，并具有数字通
2、讯接口，用于控制ASIC并输出所收集的数据。每个接口可能有不同数目的针脚，可以与不同的数字I/O一起工作，速度高达200MHz。我们需要尽可能快地测试ASIC，得到结果并作进一步的处理。创立虚拟仪器我们对ASIC进展测试，以确保制作的芯片参数知足要求。为此，我们需要与芯片进展通讯，以比特流的形式收集数据，并将其转换为有意义的表示方式。然后，我们需要测量物理参数在此案例中，即测量给定时间内的光子数，并根据所获取的数据计算ASIC模拟参数。我们需要以最正确的方式表示结果，进而尽可能地得到正确的结论。市场上没有可以知足这种要求的现成设备，因此，我们决定使用NI产品自己开发。我们的虚拟仪器如图3中的图
3、形用户界面所示，是通过NIPXI机箱以及插在其中的模块化设备构建的，模块化设备包括：用于快速计算的具有双核处理器的NIPXIe-8106控制器，以及用于连接控制和数据信号传输的NIPXI-6562高速DIO模块。我们还使用NIPXI-4071数字万用表模块以准确测量10分之几nA范围内的芯片偏置电流，使用NIPXI-4110电源模块以快速准确地控制需要的电位，使用NIPXI-6259多功能DAQ模块来进展各种其它测量，并控制模拟输出电压。我们选择美国国家仪器公司的设备，是由于它们具有覆盖广泛、并易于使用的驱动，通过LabVIEWAPI，可以在高级的应用程序中很轻易地使用它们。在测试经过中，我们
4、需要为8个数字输入线设置延迟相对于输出时钟信号，使用LabVIEW和PXI-6562，只花费5分钟便实现了该功能。在与ASIC建立通讯后，我们对数字比特流进展分析，这对于观察和调试专用的数字波形数据非常有用。我们从LabVIEW函数选板中选择了一些函数来适当地剪切、挪动以及转换比特流数据，并将其转化为可以代表X射线强度的表示方式。通过这些数据，我们可以计算ASIC参数，如增益、噪声，以及通道或者像素间的直流电平分布。我们还使用了很多数学函数，如差分、拟合高斯函数和专用误差修正函数，以及对数组和其它根本数据类型的各种操纵。LabVIEW提供了所有这些函数，所以我们可以快速地实现这些应用。由于采集
5、了大量的数据需要处理，所以设备的性能至关重要。例如，PX90芯片包含了一个32x40的阵列共1,280像素，用于对射入的X-射线进展计数，该芯片需要对一个模拟参数阈值扫描进展测量，进而对所有的像素数据进展拟合。而假如想计算出芯片的校准参数，那么需要将这一测试经过重复256次。这意味着我们需要重复30万次以上的数据拟合经过，而这一经过所耗的时间又是非常关键。使用LabVIEW2020，程序员可以配置for循环以利用多核处理器的性能。借助这一特性，我们在一个8核处理器上将计算速度进步了七倍以上。结论我们构建了一个可以可靠快速地测试产品的虚拟仪器。它采用了众多种类的模块化仪器，因此我们无需使用其它设
6、备就可以完成必要的测试。我们的虚拟仪器构建在LabVIEW所编写的专用软件的根底上，因此用户可以设置适当的测试配置、ASIC参数，并读取数据，然后在图形化用户界面上显示分析后的结果。正是由于基于NI产品构建的这个系统方案，使得我们可以节省一年的测试时间。例如，日本Rigaku公司在高速、位置灵敏的探测器系统中采用了我们的一个产品2。随着我们新的虚拟仪器的出现，用在测试设备中ASIC所花费的时间缩减至不到三个月。参考文献 1P.Grybo,P.Maj,L.Ramello,K.wientek,:MeasurementsofMatchingandHighRatePerformanceofMultic
7、hannelASICforDigitalX-RayImagingSystems,IEEETransactiononNuclearScience,vol.54,August2007,pp.1207-1215 2R.SZCZYGIE,P.GRYBO,P.MAJ,A.Tsukiyama,K.Matsushita,T.Taguchi:RG64highcountratelownoisemultichannelASICwithenergywindowselctionandcontinuousreadoutmode,IEEETransactionsonNuclearScience;ISSN0018-9499
8、.2020vol.56no.2s.487495 3M.Kachel,P.Grybos,R.SzczygielLowNoise64-ChannelASICforSi,GaAsandCdTeStripDetectorsNSS-MIC2020Conference. 4R.Szczygiel,P.Grybos,P.Maj,APrototypePixelReadoutICforHighCountRateX-rayImagingSystemsin90nmCMOSTechnology,IEEETrans.Nucl.Sci.,vol.57,no.3,2020,p.1664-1674.AuthorInformation:PiotrMajAGHUniversityofScienceandTechnologyal.Mickiewicza30Krakw30-059Poland0