Subversion Repositories svnkaklik

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{czech}
\usepackage{array}
\usepackage{times}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{color}

\usepackage[pdftex]{graphicx}
\usepackage{fancyhdr,multicol} %nastavení češtiny, fancy, grafiky, sloupce
\usepackage[utf8]{inputenc} %vstupni soubory v kodovani UTF-8
\usepackage[a4paper,text={17cm,25cm},centering]{geometry} %nastavení okrajů
\usepackage{rotating}


\textheight     230.0mm
\textwidth      155.0mm 
%\topmargin        0.0mm
\topmargin      -20.0mm
\oddsidemargin    0.0mm
\parindent        0.0mm
\renewcommand{\baselinestretch}{1.0}

\newcommand{\vsp}[1]{\vspace{#1mm}}

\begin{document}

\thispagestyle{empty}

\begin{center} 
  \extrarowheight 1.5ex
  \begin{tabular}{c} 
    \textbf{\Large České vysoké učení technické v Praze} \\
    \textbf{\Large Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská} \\
    \textbf{\Large Katedra fyzikální elektroniky}  
  \end{tabular}
\vsp{60}

\textbf{\Huge Modul pro Time Correlated Photon Counting}
\bigskip

{\Large Ročníková práce}
\end{center}
\vfill

\extrarowheight 0.75ex
\begin{tabular}{>{\large}l>{\large}l}
Autor páce: & \textbf{Jakub Kákona} \\
Školitel:    & Ing. Jan Kodet \\
Konzultant:  & Prof. Ing. Ivan Procházka, DrSc. \\
Školní rok:  & \textbf{2010/2011} 
\end{tabular}
\vsp{0}

\pagebreak

\mbox{}
\vfill

Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem
uvedl veškerou použitou literaturu.
\vsp{10}

\noindent
\quad \hfill \textcolor{red}{\small Podpis studenta} \qquad \\
Praha, xx.xx.2011 \hfill Jakub Kákona \qquad
\par
\vsp{5}

\pagebreak

\tableofcontents

\section{Zadání práce}

Předmětem této práce je návrh konstrukce přístroje určeného k měření krátkých časových intervalů vázaných s elektrickými signály. 
Krátkým časovým intervalem se v tomto případě rozumí řádově  desítky piko sekund až jednotky mikrosekund. Od přístroje je obvykle vyžadováno velké časové rozlišení ~65ps. Přístroj tohoto typu má široké uplatnění v medicíně průmyslu, kosmickém výzkumu a v experimentálních přístrojích fyziky vysokých energií.  

\subsection{Časově digitální převodník (TDC)}


\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/TDC_principle2.png} 
\caption{Ideové schéma měřící jednotky TDC}
\end{center}
\end{figure}


\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=100mm]{./img/TDC_principle.png} 
\caption{Způsob přesného měření delších časových úseků}
\end{center}
\end{figure}

\section{Realizace}

Pro konstrukci přístroje byl zvolen čip TDC-GP2 od firmy Acam. Tento integrovaný obvod využívá k měření krátkých časových intervalů řetězově zapojených hradel. Podle počtu překlopených hradel mezi pulzy START a STOP je pak možné určit délku časového intervalu. 

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/blokove_schema.png} 
\caption{Ideové schéma cílového zařízení}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/TDC_block.png} 
\caption{Blokové schéma čipu TDC-GP2}
\end{center}
\end{figure}

\subsection{Testovací prototypy}

Pro otestování funkčnosti zvoleného čipu byly sestaveny dva testovací prototypy, které se liší, především komunikační architekturou a způsobem generování testovacích impulzů. 

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/prototyp1.jpg} 
\caption{1. testovací prototyp}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/prototyp2.jpg} 
\caption{2. testovací prototyp}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=100mm]{./img/prototype2.png} 
\caption{Způsob propojení modulů 2. prototypu}
\end{center}
\end{figure}


\subsection{Hardware}

Pro realizaci experimentálního zařízení bylo s výhodou využito stávajícího elektronického vývojového systému MLAB, který byl pro účely realizace měřícího zařízení obohacen o nový modul GP201A, který obsahuje čip TDC-GP2.

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=150mm]{./img/GP2_PCB.png} 
\caption{Návrh plošného spoje modulu GP201A}
\end{center}
\end{figure}
  

\subsubsection{Kalibrační oscilátor}

Princip měření čipu TDC-GP2  je ze své podstaty závislý na mnoha dalších proměnných (Rychlost překlápění hradel se mění například s teplotou a napájecím napětím) a proto je třeba  měřící řetězec soustavně a systematicky kalibrovat. K tomu slouží externí oscilátor o kterém se předpokládá, že má stabilní periodu. Měřící řetězec TDC čipu se pak použije ke změření periody oscilátoru a je jej pak možné kalibrovat za předpokladu, že výstupní digitální hodnota z měřícího řetězce je lineární funkcí času. 
   
Při návrhu konstrukce prototypu bylo vybíráno z celé řady oscilátorů [viz příloha] a hodnoceny jejich parametry; cena, stabilita a dostupnost. 

\subsection{Software}

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=100mm]{./img/program.png} 
\caption{Hlavní programová smyčka řídícího mikrokontroléru PIC16F887 }
\end{center}
\end{figure}

Programová smyčka řídícího mikrokontroléru je navržena tak, aby umožnila realizovat oba měřící režimy TDC čipu. 

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=100mm]{./img/TDC_mode1.png} 
\caption{Průběh měření v čipu GP2 během měřícího módu 1.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=100mm]{./img/TDC_mode2.png} 
\caption{Průběh měření v čipu GP2 během měřícího módu 2.}
\end{center}
\end{figure}
 

\section{Výsledky}

\subsection{Použití}


\subsection{Možnosti dalšího vývoje}

\subsubsection{Komunikační protokol}

\subsubsection{Speciální zpracování rychlých vstupních a výstupních signálů}

\section{Závěr}


%\pagebreak
%\listoffigures

\pagebreak

\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{}
\end{thebibliography}

\end{document}