核电子学与核仪器课件10

核电子学与核仪器覃国秀qinguoxiu198201@163.comTel技术教研室2009/05/12第三章关键点放大器在核测量系统中的作用及其结构

作用：放大、成形

结构：极性转换电路、极-零相消电路、积分滤波放大电路、基线恢复电路等放大器的基本参量

放大倍数及其稳定性、线性(积分非线性与微分非线性)、噪声与信噪比、过载特性(幅度和计数率)、上升时间、输入输出阻抗第三章关键点谱仪放大器的放大节并联负反馈与串联负反馈；同相输入与反相输入信噪比的区别谱仪放大器中的滤波成形

滤波成形的作用(抑制系统噪声、使信号形状满足后续分析设备的要求)；白化滤波器与匹配滤波器；滤波成形的信息畸变(弹道亏损、堆积畸变)；无源滤波成形电路(极-零相消、积分滤波成形、准高斯成形)；有源滤波成形电路；基线恢复器(CD恢复电路、CDD基线恢复电路)；通用谱仪放大器第三章关键点高能量分辨率高计数率谱仪放大器

堆积拒绝方法、线性门、模拟展宽器、逻辑展宽器、堆积拒绝电路、死时间校正、允许最高计数率、快放大器、弱电流放大器本堂课主要内容一、脉冲幅度甄别器

1.1脉冲幅度甄别器的一般要求

1.2甄别器电路实例

1.3脉冲幅度甄别器的使用二、单道脉冲幅度分析器

2.1单道脉冲幅度分析器工作原理

2.2单道脉冲幅度分析器实例

2.3单道脉冲幅度分析器技术指标第四章脉冲幅度分析

从探测器出来的脉冲信号经前置放大器和谱仪放大器放大后，需要进一步处理，处理方式根据不同实验要求一般可以分成：脉冲计数(强度测量)；脉冲幅度分析(能谱测量)；脉冲信号时间分析(时间测量)。由此可知，各种处理方式大多涉及到脉冲幅度信息的甄别和分析。所以核脉冲幅度的甄别和分析成为核电子学的主要研究课题。一、脉冲幅度甄别器

脉冲幅度选择的基本电路是脉冲幅度甄别器。它有一个阈电压，称为甄别阈。输入脉冲幅度大于给定的甄别阈时，输出一个脉冲，输入脉冲幅度小于给定的甄别阈时则无脉冲输出。有无脉冲输出输出可分别用逻辑“1”或逻辑“0”表示。甄别器及其工作波形一、脉冲幅度甄别器

如果改变阈电压VT，测量到相应的大于VT的脉冲数N(VT)，得到的就是积分谱。如果从阈电压VTn+1上的脉冲计数减去阈电压VTn上的计数就可得到阈电压上间隔ΔV=VTn+1-VTn中的计数ΔN。ΔN和VT的关系就是脉冲幅度分布曲线。脉冲幅度积分谱与脉冲幅度微分谱一、脉冲幅度甄别器

用积分甄别器来获取幅度谱时，需要将测量的数据进行相减计算。所以不仅费时间，而且还会增大误差。为此，要求设计直接测量幅度的微分甄别器，即单道脉冲幅度分析器。阈电压一定，幅度不同阈电压不同，幅度相同触发时刻不同，会给能谱测量带来什么误差？对于时间测量呢？一、脉冲幅度甄别器1.1脉冲幅度甄别器的一般要求

脉冲幅度甄别器是将输入模拟脉冲换算成逻辑脉冲输出的一种装置。理想的脉冲幅度甄别器应该具有以下功能：当一个输入脉冲幅度超过一定电压时，则输出一个数字脉冲，而与输入脉冲的幅度、上升时间、宽度等参数无关，若输入脉冲的幅度低于给定的阈电压则无脉冲输出。一个理想的甄别器应该有快速响应性能，它能处理两个时间间隔十分相近的脉冲，这种时间间隔的最小值称为脉冲幅度甄别器的死时间。一、脉冲冲幅度甄甄别器1.1脉冲幅度度甄别器器的一般般要求甄别器的的定时时刻刻应该尽量量接近输输入脉冲冲前沿的的过阈点。甄别器器输出脉脉冲除了了它的起起始时刻刻外，它它的幅度和宽宽度应该是标标准的，，与输入脉冲冲的参数数无关。此外理理想甄别别器应该该有足够够高的触发灵敏敏度，甄别阈阈有足够够大的动态范围。甄别阈足够稳稳定，不随温度、电源电压、输入脉冲形状状和宽度而变化。对于一个实际际甄别器不可可能全部满足足上述要求。。一般根据不不同的测量对对象，侧重于于某些方面的的要求。一、脉冲幅度度甄别器1.1脉冲幅度甄别别器的一般要要求实际甄别器根根据其速度不不同分为中(低)速甄别器和高速甄别器两类。脉冲幅度甄别别器主要的技技术指标为：：（1）输入灵敏度甄别器的输入入灵敏度指甄甄别器能输出出脉冲的最小输入脉冲冲幅度。一般为几十十毫伏。（2）甄别阈范围一般甄别器的的甄别阈范围围为几十毫伏到几几伏，最大阈电压压与最小阈电电压之比称为为甄别器的动态态范围。一、脉冲幅度度甄别器（3）甄别阈稳定性性甄别阈稳定性性通常包括三三个方面：温度变化稳定定性，市电变变化稳定性和和长时间漂移移稳定性。（4）甄别阈线性一般为1%-0.1%。（5）甄别阈涨落落或阈模糊区区这一指标决定定甄别器的甄甄别精度，通通常其大小为为0.几毫伏到几毫毫伏。（6）甄别器速度度它表示甄别器器响应和恢复复速度的快慢慢。（7）输出脉冲的的幅度、宽度度一、脉冲幅度度甄别器1.2脉冲甄别器电电路实例甄别器电路类类型很多，常常用的甄别器器电路有二极管甄别器器、射极耦合触发发器(施密特电路)、交流射极耦合合触发器、集成电压比较较器和隧道二极管甄甄别器。只有在要求不不高时才用二二极管甄别器器。隧道二极管具具有极高的速速度，所以用用来构成快甄甄别器。集成电压比较较甄别器具有有电路简单、、调整方便、、稳定性好、、灵敏度高、、速度快等特特点。一、脉冲幅度度甄别器1.2脉冲甄别器电电路实例中速集成电路路甄别器一、脉冲幅度度甄别器1.2脉冲甄别器电电路实例快速集成电路路甄别器一、脉冲幅度度甄别器1.2脉冲甄别器电电路实例隧道二极管甄甄别单元一、脉冲幅度度甄别器1.3脉冲幅度甄别别器的使用(半计数法)脉冲幅度甄别别器可用来测测量脉冲幅度或标定脉冲幅度度。这时，所测测脉冲幅度是是一定的。改改变甄别器的的甄别阈则可可得到不同幅幅度的脉冲。。半计数法计算算输入脉冲幅幅度二、单道脉冲冲幅度分析器器2.1单道脉冲幅度度分析器工作作原理简称：（单道道）（SingleChannelAnalyzer）（SCA）功能及用途H=VU-VLUVLVov1v用途：限定信信号的幅度范范围。二、单道脉冲冲幅度分析器器2.1单道脉冲幅度度分析器工作作原理几个概念1）上阈：VU下阈：VL2）道宽与阈道宽：上下阈阈之差VW=VU-VL怎样用单道脉脉冲幅度分析析器来获得微微分谱？二、单道脉冲冲幅度分析器器2.1单道脉冲幅度度分析器工作作原理电路的基本工工作原理：LVv1ovG2G1VUVL上甄别器下甄别器VU＝VL＋VWvvH=VU-VLUVLVo1二、单道脉冲冲幅度分析器器2.1单道脉冲幅度度分析器工作作原理存在问题：v1vUvLvOv1vUvL二、单道脉冲冲幅度分析器器2.1单道脉冲幅度度分析器工作作原理改造后的电路路框图：v1VUVL上甄别器下甄别器VU

＝

VL＋VW展宽延迟vLvO二、单道脉冲冲幅度分析器器2.2单道脉冲幅度度分析器实例例二、单道脉冲冲幅度分析器器2.2单道脉冲幅度度分析器实例例二、单道脉冲冲幅度分析器器2.2单道脉冲幅度度分析器实例例稳压电源：二、单道脉冲冲幅度分析器器2.2单道脉冲幅度度分析器实例例参考电压运算器：上、下甄别器器：二、单道脉冲冲幅度分析器器2.2单道脉冲幅度度分析器实例例符合与反符合合及输出电路路：二、单道脉冲冲幅度分析器器2.3单道脉冲幅度度分析器技术术指标单道脉冲幅度度分析器的技技术指标类似似于脉冲幅度度甄别器。（1）动态范围阈值范围：0.1V到10V道宽范围：0V到5V(非对称状态)；0到10V(对称状态)（2）线性阈值线性；道宽线性（