核电子单道脉冲幅度分析

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单道脉冲幅度分析器的设计

一设计的时间及地点

时间：2023年6月

地点：东华理工大学南区4栋

二设计任务

设计的课题：维修单道脉冲幅度分析器，并完成该单元电路各组成部分的分析调试。根据设计的课题，以及原理，先画出设计的框图；根据设计框图，对各部分进行设计，画出详细的电路图，并进行调试；用Multisim画出电路图，进行模拟仿真，分析运行的结果并写出试验报告。

三设计的目的及要求

设计的目的：

1、通过Multisim的电路设计，对熟悉单道脉冲幅度分析器的工作原理有更进一步的理解，加深印象，使所学知识得以稳定和提高。

2、把握单道脉冲幅度分析器的甄别阈及道宽线的测量方法3、了解测量单道分析器分辩时间的方法。

4、全面把握核电子学各模块电路的设计，实现设计、模拟仿真的技术环节，提高分析问题解决问题的能力；

设计的要求：

1、把握Multisim的使用方法；2、把握所画电路的工作原理；3、把握Multisim电路图的设计；

4、基本把握使用Multisim进行模拟仿真。

四设计的原理和方法

设计的原理

单道脉冲幅度分析器要求只有输入脉冲幅度落入给定的电压（阈电平）范围（VU—VL）之内时，才输出规律脉冲。而输入脉冲幅度

小于VL或大于VU时皆无输出脉冲。

单道脉冲幅度分析器组成框图如下图所示，其中电压比较器用LM710，响应速度快（40ns），放大倍数高（1000V/V）。

参考电压运算电压比较器反符合逻辑输出跟随器输出

衰输入减基线恢复

图1单道脉冲幅度分析器原理框图

电路主要由六部分组成：

输入衰减级双向输入；基线回复电路；参考电压运算器；电压比较器；反符合规律电路；输出跟随。

五设计步骤及各部分的工作原理

（1）输入衰减及双向输入

由于比较器的最大输入电压范围为±5V，而一般放大器的满量程输出电压为10V。为了达到满量程10V的分析范围，在单道中引入了一个二比一衰减器，它由LM318型双端输入的差值单运算放大器构成。正的输入信号由电阻R32、R33分压，LM318的3脚和2脚为Vi/3，6脚输出为（Vi/3）/10*15=Vi/2；负的输入信号经R34输入到LM318的反向端，LM318的3脚和2脚为虚地，电压为0，输出信号为-Vi/2。

(2)基线恢复器

作用是保证单道分析器能在高计数率输入信号下，不因基线偏移而产生明显的谱线移动。它由T3和T4和T1和T2组成，T3，T4是一个发射极公用一个电阻R39的电流源，T1，T2组成互补晶体管的怀特射极输出器，具有很高的输入阻抗，很低的输出阻抗和良好的线性，整个电路构成很深的直流负反馈，因此静态工作点很稳定。静态时，T3导通电流约为247μA，T4，T1，T2的导通电流分别为100μA、100μA、400μA。当正向信号经C28加至T1基极时，引起T2发射极电位降低，这使T4导通电流增加而把T3截止，因此，C28通过射极输出器极高的输入阻抗充

电，正向输入信号终止时，C22开始放电，而T1基极电位下降至静态值稍下，使T2发射极电位高于其静态电位，T4导通电流减小，T3又重新导通。T3的集电极电流使C22很快放电，T1基极电位迅速恢复其静态值，因而，T1发射极电位随即恢复至基线。该基线恢复器输入阻抗高，传输系数十分接近于1，工作稳定，线性好。

(3)参考电压运算器

LM710电压比较器的参考电压，由两个参考电压运算放大器（LM3140）提供。由两个串联的2DW7C稳压管并经十圈电位器W2提供阈值电压U,W4提供道宽电压ΔU。U和ΔU加至加法器和减法器的输入端，在加法器和减法器的输出端即可分别获得上甄别和下甄别器的阈电压，开关K2可实现道宽的对称或非对称调理。设阈值电位器W2中心抽头对地电压设为U，调道宽电位器W4中心抽头对地电压设为ΔU，由运算放大器原理，加法器A1输出电压U1=—（U+ΔU）/2。因U和ΔU本身为负值，所以U1对地电落实际为正。U1作为上甄别器的阈电压。

在道宽非对称性调理的状况下，减法器A2是一个有1/2衰减的倒相器，其输出电压U2=?U/2,U2作为下甄别器的阈电压。道宽为U1-U2=??U/2。

在道宽对称调理的状况下，减法器的倒相输入端加有电压U，而其同相输入端参与电压ΔU，这时减法器A2的输出电压U2=?(U??U)/2。此时道宽为

11U1?U2??(U??U)?(U??U)???U

22而在调理道宽时，U1和U2的变化，大小相等，方向相反，于是保持了道中心始终为?U/2。

下阈十圈电位器和道宽十圈电位器调理1圈，对应电压调理为0.5V。由于输入信号也通过输入衰减器也衰减了1/2，所以十圈电位器调理到1圈时，阈值电压U1和道宽电压对应为?U为0.5V,等效于对输入电压的阈值和道宽电压为1V。

(4)甄别器（电压比较器）

上、下甄别器均采用集成比较器LM710,加外部元件接成交流耦合施密特电路。当输入脉冲幅度与阈电压相等时，输出电平产生跳变，跟随触发器的回差（电压）由输出分压器决定，电路回差约为50mV,输出为负脉冲。

(5)反符合门电路

反符合门电路由双单稳态A5(74LS123)和4双输入与非门A6(74LS37)构成。其中A6的两个与非门C、D构成的RS触发器。

静态时，成形电路的A5-13端输出为低电平，A5-12端输出为高电平，RS触发器的A6-8端输出为高电平，A6-11为低电平，A6-6输出为高电平，A6-3输出为低电平。

（理论分析所得的输出状况）

上阈（始终为高）下阈A5-13A5-12A6-8（始终为高）A=A5-13与A6-8A6-36-3图2输入信号在高于下阈、低于上阈的反符合电路各级

上阈下阈A5-13A5-12A6-8A6-3=A5-13与A6-8（始终为低）

图3输入信号在高于上阈的反符合电路各级的输出状况

当下甄别器被触发而上甄别器未被触发时，A4-9产生的负脉冲的上升沿将

A5-2触发而使A5-13端输出为正脉冲，该正脉冲同时加到RS触发器的A6-5端和单稳态触发器的A5-9端。在A5-9端输入正脉冲的下降沿时单稳态触发器被触发而在A5-12端输出负脉冲。因此RS触发器的A6-8端输出为正脉冲，这样A5-13端输出的正脉冲和A6-8端输出的正脉冲经过两级与非门B、A后，A6-3输出为

正脉冲，即最终产生一正的输出脉冲。各级波形如图2。

当上、下甄别器均被触发时，上甄别器产生负脉冲的下降沿使RS触发器置位，A6-8端输出负脉冲，随后上甄别器产生负脉冲的上升沿到来时，RS触发器不发生翻转依旧保持负脉冲。最终当下甄别器产生负脉冲的上升沿到来时，单稳态触发器的A5-13端输出正脉冲，在该正脉冲下降沿时刻，A5-12端输出负脉冲，同时RS触发器的A6-8端跳变为正脉冲。A6-8端的正脉冲与A5-13