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@ -54,3 +54,67 @@ logico necessario e descriverlo (secondo le specifiche del linguaggio VHDL). |
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Un ulteriore passaggio converte il codice VHDL in istruzioni di programmazione |
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Un ulteriore passaggio converte il codice VHDL in istruzioni di programmazione |
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della scheda, che vengono eseguite attraverso la connessione USB. |
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della scheda, che vengono eseguite attraverso la connessione USB. |
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\begin{figure}[ht] |
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\centering |
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\includegraphics[width=\linewidth]{images/elettr.pdf} |
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\caption{Schema delle connessioni tra fotodiodi a quadrante (QPD), scheda |
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FPGA, generatori diretti di segnale (DDS) e modulatori acusto ottici (AOM).} |
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\label{fig:my_label} |
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\end{figure} |
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Nel nostro caso, il segnale in ingresso è la tensione prodotta dagli |
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amplificatori dei fotodiodi a quadrante. L'uscita di questi viene |
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collegata direttamente ai convertitori analogico/digitali dell'FPGA. |
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La differenza tra il segnale misurato in ingresso e il set-point viene |
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trasformata, attraverso un fattore di conversione determinato in fase di |
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calibrazione, in una variazione della frequenza del segnale elettronico |
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inviato ai trasduttori presenti sui modulatori acusto ottici. |
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La generazione del segnale elettronico alla frequenza richiesta è |
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delegata a due generatori digitali di segnale (DDS, Direct Digital |
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Synthetizer), forniti da Analog Devices (AD9852), in grado di |
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modificare la frequenza generata a un rate di \SI{100}{\MHz}. |
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L'impostazione della frequenza sui DDS si esegue attraverso |
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l'immissione di tre \textit{word} di 8 bit in appositi registri su ciascuna |
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delle schede utilizzate. Le schede presentano due \textit{bus}, uno per la |
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selezione dell'indirizzo del registro, uno per la lettura o scrittura |
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di una \textit{word} nel registro selezionato. Una volta impostati indirizzo e |
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valori su ciascun \textit{bus} è necessario avviare il trasferimento |
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della \textit{word} nel registro di memoria interno impostando su ON un |
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ulteriore pin. |
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La scheda FPGA, una volta determinata la frequenza da inviare a ciascun |
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AOM, procede alla programmazione simultanea delle due schede Analog |
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Devices, inviando in sequenza le tre \textit{word} necessarie e |
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sincronizzandone il trasferimento nei registri di memoria. |
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Il massimo rate di aggiornamento della frequenza che siamo riusciti a |
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raggiungere è inferiore sia a quello supportato dai DDS sia al rate |
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di esecuzione del ciclo di retroazione sulla FPGA. |
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Infatti, tentando di comandare i DDS alla massima velocità possibile |
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supportata dalla FPGA, si è osservata la comparsa di anomalie nel |
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funzionamento dell'apparato in prossimità di certi valori di frequenza. |
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Il \textit{debugging} di questa problematica non è stato affatto semplice |
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e ha richiesto un'analisi precisa del segnale trasportato su ciascun |
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conduttore del bus tra FPGA e DDS. |
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In ultima analisi si è rilevato come fenomeni di \textit{diafonia} tra |
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i vari conduttori presenti sul cavo utilizzato per connettore l'FPGA ai DDS |
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(cavo fornito da National Instrument) portino ad un allungamento del |
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transiente necessario affinché tutti i bit del bus raggiungano il valore |
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impostato. |
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Si è quindi dovuto procedere a rallentare la velocità di scrittura |
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delle singole \textit{word} sui DDS, inserendo un piccolo tempo morto |
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(nell'ordine dei nanosecondi) tra la scrittura della word e il trasferimento |
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nel registro di memoria. |
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In conclusione si è osservata una completa risoluzione dei problemi osservati |
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con una variazione dei tempi di reazione del sistema ampiamente trascurabile |
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rispetto al limiti dettati dal rate di campionamento del segnale dei QPD. |
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