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2、学可以将将本学位位论文的的全部或或部分内内容编入入有关数数据库进进行检索索，可以以采用影影印、缩缩印或扫扫描等复复制手段段保存和和汇编本本学位论论文。 保保密 ，在 年解解密后适适用本版版权书。本学位论文文属于 不不保密 。学位论文作作者签名名： 指导教教师签名名：日期： 年年 月月 日日 日期： 年 月 日长时间低漂漂移模拟拟积分器器的研究究摘 要随着磁约束束核聚变变研究和和工程技技术的发发展，目目前超导导托卡马马克已经经实现了了长达上上百秒的的稳定运运行。在在长脉冲冲以及将将来准稳稳态运行行的先进进托卡马马克实验验研究中中对测量量和控制制信号的的可靠稳稳定采集集和处理理，是当当今先进进托卡
3、马马克数据据采集和和控制研研究中的的重要问问题。积积分器作作为托卡卡马克装装置最为为基本的的信号处处理设备备，随着着装置放放电时间间的增长长，如何何实现信信号的低低漂移长长时间可可靠积分分，对积积分器技技术研究究提出了了挑战。本本论文主主要研究究了基于于硬件电电路实现现累加的的长时间间低漂移移积分器器的设计计与实现现。在对对积分器器实现的的形式和和误差等等方面进进行了深深入调研研和分析析的基础础上，针针对交替替过程中中以往累累加器存存在的数数据保持持问题，设设计了具具有保持持和累加加功能的的累加器器。累加加器利用用电容对对信号进进行采样样和保持持，使用用同相加加法器实实现累加加，最终终实现积积
4、分器的的长时间间积分。实实验结果果表明累累加器具具有很好好的保持持效果，长长时间工工作性能能良好，可可以满足足托卡马马克装置置放电实实验中诊诊断信号号的测量量需要。关键词：积积分器；累加器器；长时间间；低漂移移 A LOOW-DDRIFFT LLONGG TIIME ANAALOGG INNTERRGRAATORR REESEAARCHHABSTRRACTTWith thee deevellopmmentt off maagneeticc coonfiinemmentt fuusioon rreseearcch aand enggineeeriing tecchnoologgy,supperc
5、condducttingg Tookammakhhas achhievved thee sttablle mootioon ffor hunndreeds of secconddsnoow. Theeconntrool ssignnalssacqquissitiion andd prroceessiing aree immporrtannt iinthhe aadvaanceed ttokaamakk reeseaarchh unnderr thhe llongg puulsee anndquuasii-sttablle sstatte. Theeinttegrratoor iis tthe
6、bassic siggnall haandllingg eqquippmennt iin TTokaamakk. IIt iis aa chhalllengge tto tthe lonng ttimee loow-ddrifft iinteegraatorrwitthinncreeasiinglly llongg ellecttricc diischhargge ttimee.Thee deesiggn aand reaalizzatiion of lonng ttimee loow-ddrifft iinteegraatorr wiith acccumuulattor whiich is
7、bassed onaanallog dessignnis sstuddiedd inn thhis papper in ordder to sollvinng tthe proobleems of datta rreteentiioniin tthe couursee off thhe aalteernaate. Thhrouugh an in-deppth stuudy of thee foormss annd eerroor-aanallysiis oof iinteegraatorr,an acccumuulattorwwithh siignaal hholddingg annd aac
8、cuumullatiing funnctiioniis ddesiigneed. Theeacccumuulattor cann Reealiizessignnal holldinng bby ccapaacittor andd acchieeve thee acccummulaatinng bby nnon invverttingg innputt addderr, tthenn thhe iinteegraatorr wiill commplyy thhe llongg tiime inttegrratiion. Exxperrimeent ressultts prrovee thhat
9、thee acccummulaatorr issgoood aat ssignnal holldinng aandeeffiicieent aftter lonng wworkkingg hoourss, sso tthe acccumuulattor cann meeet thee neeed of meaasurremeent siggnall inn Tookammakddisccharrgeeexpeerimmentt.KEY WWORDDS: innteggrattor; acccummulaatorr; llongg-tiime; loow-ddrifft目录第一章引言言11.1
10、课课题背景景11.2积分分功能的的实现形形式及存存在的主主要问题题11.3国内内外长时时间积分分器研究究的现状状21.4 论论文的主主要工作作5第二章积分分器的原原理与分分析72.1 基基本模拟拟积分电电路72.2 模模拟积分分电路方方程及运运算82.3 模模拟积分分误差分分析1002.4 数数字积分分器原理理132.5 数数字积分分误差分分析1442.6模拟拟数字技技术结合合的积分分器144第三章累加加器的设设计1663.1累加加器的原原理1663.2累加加器的设设计1883.3 器器件的选选择与性性能测试试203.4 逻逻辑控制制243.5累加加器性能能测试2263.6 小小结300第四章
11、积分分器性能能测试3314.1积分分器的设设计3114.2积分分器性能能测试3324.3使用用累加器器后积分分器的性性能测试试334.4 误误差分析析35第五章全文文总结3365.1结论论365.2展望望36参考文献338附录405第一章 引引言1.1 课课题背景景 核核聚变研研究是当当代自然然科学中中一项具具有重大大意义的的前沿课课题，其其目的在在于通过过对核聚聚变反应应的控制制从而使使聚变产产生的巨巨大能量量为人类类和平使使用，是是人类通通过高技技术手段段利用新新能源的的一种方方式。受受控核聚聚变的研研究与实实现将对对世界发发展和人人类进步步产生巨巨大的贡贡献。在在磁约束束核聚变变研究领领
12、域里，托托卡马克克被认为为是最有有可能实实现受控控核聚变变的装置置之一1,自上世世纪500年代以以来经过过半世纪纪全世界界众多杰杰出科学学家的不不懈努力力和研究究，物理理和工程程技术上上均得到到了不断断发展和和完善。国内的的聚变研研究近年年来取得得了巨大大的成就就，20006年年10月月中国科科学院等等离子体体所在世世界上首首次成功功研制和和运行了了全超导导托卡马马克实验验装置-EASST, 标志着着我国聚聚变研究究进入了了世界先先进水平平。最近近几轮实实验中，EEASTT获得了了上百秒秒的稳定定运行，并并成功地地实现了了Hmmodee,为未未来稳态态运行的的先进托托卡马克克核聚变变研究提提供
13、重要要的物理理和工程程技术研研究基础础。 在在托卡马马克装置置中，对对高温等等离子体体态反应应物质需需要各种种位形磁磁场的约约束和平平衡，而而磁位形形只能通通过磁感感应方式式进行间间接测量量。根据据电磁理理论，分分布在磁磁场周围围的磁探探针输出出的感生生电压信信号，只只是待测测物理量量磁场强强度或磁磁通量的的微分量量，要得得到相应应的B或或信号（BB是场强强信号，为磁通量信号）用于等离子体诊断或反馈控制,例如计算等离子体电流信号、控制等离子体位移和形状等，就必需对相应的感生电压信号进行积分，积分器便是完成这一积分运算不可或缺的设备。1.2积分分功能的的实现形形式及存存在的主主要问题题 实现现积
14、分功功能可以以通过软软件编程程或者硬硬件电路路的方式式实现2,如果采采用数字字积分的的方法，需需要经AAD转换换把模拟拟信号转转换为数数字信号号，经数数字积分分计算得得出积分分结果，最最后再经经DA转转换器转转换为模模拟信号号输送到到等离子子体控制制系统。由由于量化化误差，所所以数字字积分，存存在着无无法避免免的零点点问题，并并且随着着时间的的推移，误误差将越越来越大大,所以以数字积积分较难难满足托托克马克克受控聚聚变研究究的实验验需要的的。 现在在国内外外各个托托克马克克装置，积积分器主主要采用用硬件电电路实现现。采用用硬件方方式实现现积分功功能有很很多形式式，若按按实现的的元器件件的不同同，可分分为RCC 无源源积分器器、模拟拟积分器器、数字字积分器器、模拟拟技术和和数字技技术相结结合的混混合积分分器；若若按实现现方案的的不同，可可分为补补偿型积积分器、交交替式积积分器、基基于数字字信号处处理器的的积分器器和基于于电压频频率转换换器计计数器和和数字信信号处理理器构建建的数字字积分器器。1.3国内内外长时时间积分分器研究究的现状状为了减小积积分器的的积分误误差,目目前各国
