MAT同位素质谱仪数字电路分析

　　1前言

　　MAT261是热表面电离的固体同位素质谱仪，其系统结构，特别是数字电路部分结构与MAT系列其它型号仪器如:MAT251、MAT26o、MAT25o、MAT262等明显相似，技术手段基本一致，本文将以MAT261为例进行分析.

　　MAT261的电路分为模拟和数字两大部分，仪器的控制和数据的采集均由计算机通过数字电路传递信息对模拟电路实现控制，因此数字电路是仪器的关健。根据仪器的控制过程，可将数字电路分为4个部分，即接口适配器和数据采集部分，过程控制部分，磁场控制部分以及其它设备(如TestBoard)，图1说明了其间的关系。

　　计算机通过接口GPIB以IEEE一488总线与仪器相联，仪器DigitBoardl上的IEEE-488接口适配器直接与总线相联，作地址和数据译码，并与DigltBoard2.3构成多路反频率计数器进行数据采集，同时以1组八位数据线和5根控制线与RealyBoard相联，控制继电器和仪器状态采集构成过程控制部分，MASSSELECTORDAC一16Board由接口适配器与IEEE一488总线连接，并控制磁场调节板构成磁场控制部分.在同一总线上可以同时控制16个GPIB设备，如TestBoard等，构成其它部分，下面分别对4个部分进行分析。

　　2接口适配器及数据采集电路

　　2.1HEF4738VP:为GPIB专用接口适配器，以4片线路驱动器MC3441完成8位数据线、5条控制线和3条握手线的信号缓冲，由1片CD4014八位静态移位寄存器构成设备选通的主地址。如图2所示，其中P3一P7组成了设备的选通本地址.MAT261的DigltBoardl被改定为25。

　　2.2地址选择脉冲信号的产生:由J一K触发器IC101和相应的电路完成，提供设备内部的读写信号和地址译码片选信号CS，并产生rdy信号送回GPIB适配器HEF4738作为接口响应的信号，完成计算机与接口的响应过程.

　　2.3地址译码电路:由一片八D触发器74Ls374和3片三一八译码器74LS138组成，分别产生两组地址信号供板上读写操作使用。1558的一个使能端由WR信号控制，即写信号有效，BIT3低电平，BIT4高电屏时YZ有效，地址为16，YS的地址为40，即IC56的基地址为16。IC57的基地址为40，译码结果如图3所示.

　　2.4地址控制单元:将地址译码电器产生的地址分配给数字板上的不同计数器及一组计数器中不同的计数芯片上，oded是接口适配器HEF4738产生的脉冲信号，当进行读总线操作时，每读一个字节，即产生一个有效的正脉冲，经过适当延时，送入计数器74LS393进行移位寄存，再由对应的译码器译成脉冲序列，分别按顺序读取计数器的数值，见图4.

　　2.5可编程分频器:由Ic100loMH:高精度石英晶体振荡器、Ic89十分频器，两片计数器74LS193，一片八选一数据选择器74LS151和一片数据锁存器组成，loMH:的信号直接加到74LS151的Do端，十分频后即IMHz加到Dl端通过74LS193后分别以1/ZnMH:的信号加到DZ一D7端，地址AW17和BITo一BITZ控制数据选通，分别由COUN端输loMH:、IMH:、l/zMHz……l/ZnMHz的s种频率信号供计数使用.