核電子學(xué)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

核電子學(xué)與核儀器》課程設(shè)計(jì)報(bào)告Title:TheImprovementofSingle-channelAnalyzer課程設(shè)計(jì)題目：改進(jìn)型單道脈沖幅度分析器學(xué)生姓名：XXX專業(yè)：核工程與核技術(shù)學(xué)號：09XXXXXX指導(dǎo)老師：覃國秀二零一二年六月設(shè)計(jì)時(shí)間：2012.06.12?2012.6.28二、 設(shè)計(jì)地點(diǎn)核電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室和東華理工大學(xué)南區(qū)寢室三、 設(shè)計(jì)任務(wù)以課本《核電子學(xué)與核儀器》中的理論知識及實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，到網(wǎng)上和圖書館查找與該設(shè)計(jì)課題相關(guān)資料，找到該課題的相應(yīng)的電路原理圖，并對電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)Protel2004軟件，用Protel2004軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)PCB板的封裝，最終得到PCB板。四、 設(shè)計(jì)目的通過使用Protel2004對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，對《核電子學(xué)與核儀器》所學(xué)內(nèi)容有更進(jìn)一步的理解，加深印象，使所學(xué)知識得以鞏固和提高。全面掌握單道脈沖幅度分析器各個(gè)模塊電路原理的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)與PCB設(shè)計(jì)的技術(shù)環(huán)節(jié)，最終得到單道脈沖幅度分析器的PCB板，從而在該課程設(shè)計(jì)過程中學(xué)會提高分析問題解決問題的能力；培養(yǎng)我們的動手能力和遵守紀(jì)律的高尚情操還有對待工作嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、不畏艱辛的優(yōu)良作風(fēng)，為今后從事技術(shù)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。五、 設(shè)計(jì)要求1、 掌握Protel2004的使用方法；2、 掌握所畫電路的工作原理；3、 掌握Protel2004電原理路圖的設(shè)計(jì)；4、 基本掌握使用Protel2004進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。六、 設(shè)計(jì)的原理及方法單道脈沖分析器是一種對核脈沖信號幅度信息甄別測量的裝置，雖然現(xiàn)在一般多用多道脈沖幅度分析器測量能譜，但由于單道具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，還可選擇感興趣的幅度范圍或選取一定能量范圍的信號作為測量對象等優(yōu)點(diǎn)，所以它在核探測領(lǐng)域仍有用武之地。單道脈沖幅度分析器（圖1）包括兩個(gè)甄別器，一個(gè)叫上甄別器，甄別閥用V表示；另一個(gè)叫下甄別器，甄別閥用V表示；上、下甄別閥之差稱為道寬，上下用厶V表示，即：△V=V-V；除了兩個(gè)甄別器外，還有一個(gè)反符合電路。上下當(dāng)信號V<V時(shí)分析器無脈沖輸出，V>V時(shí)分析器無脈沖輸出，V<V<V分in下in上下in上析器有脈沖輸出（如圖2所示）。圖1單道脈沖幅度分析器結(jié)構(gòu)框圖下V1n圖下V1n圖2單道脈沖幅度分析器工作原理圖一）參考電壓運(yùn)算電路參考電壓運(yùn)算電路如圖3所示。由圖可見,它是由運(yùn)放（LF412）A1、A2組成的加法器和減法器以及精密的參考電壓源組成。精密的參考電壓源提供穩(wěn)定的參考電壓并經(jīng)過兩路多圈電位器RP1、RP2提供閾和道寬的參考電壓,再加到加法器和減法器的輸入端,在它們的輸出端即可獲得上、下甄別電路的閾電壓:UH=1/2(UT+UW),UL=1/2(UT-UW)可以看出,道寬為UW,在調(diào)節(jié)道寬時(shí),上閾UH和下閾UL的變化大小相等、方向相反,而保持道寬中心不變,道中心為UT/2。100K圖3參考電壓運(yùn)算電路二)上、下甄別器如圖4所示，該電路板的上、下甄別閾由兩個(gè)相同的集成電路脈沖幅度分析器組成。上、下閾電壓由前面的參考電壓運(yùn)算器提供，分別加到脈沖幅度分析器的同相端。當(dāng)輸入脈沖信號(由P7輸入)幅度超過上或下甄別器的閾壓時(shí)，該甄別器由高電平轉(zhuǎn)為低電平。

（四）、反符合電路反符合電路是由D觸發(fā)器（74H74）構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路、單穩(wěn)態(tài)電路（74121）及與門（74LS08）組成，其電路如圖5所示，信號邏輯關(guān)系如圖6所示。其工作過程為：（1） 當(dāng)V<V時(shí)，L和H都是低電平，顯然與門輸出為零。IL（2） 當(dāng)V<V<V時(shí)，H為低電平，H非為高電平，即雙穩(wěn)態(tài)清零端為高電平,LIHV維持高電平不變，與門開放；而L的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)輸出正脈沖，經(jīng)與3門輸出。

當(dāng)V>V時(shí)，H、L都有正脈沖輸出，如果直接將上、下甄別電路輸入脈IH沖進(jìn)行反符合處理，由于脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間存在，將會發(fā)生甄別錯(cuò)誤。此電路用非H的前沿將雙穩(wěn)態(tài)電路清零，保證在單穩(wěn)態(tài)電路輸出脈沖之前將與門關(guān)閉，而用單穩(wěn)態(tài)電路輸出正脈沖V的后沿將雙穩(wěn)態(tài)電路觸I發(fā)翻轉(zhuǎn)，使V回到高電平狀態(tài)，與門重新開放。D QA>CKCLR圖D QA>CKCLR圖5反符合電路原理圖圖6信號邏輯關(guān)系圖五)電路原理圖設(shè)計(jì)t-CLKSN'4LS02N152ilOVCC9151314145C14RW2RIB152K23B200K2? 15090?0902ClCapSemiLM555CNHH Capstan.t-CLKSN'4LS02N152ilOVCC9151314145C14RW2RIB152K23B200K2? 15090?0902ClCapSemiLM555CNHH Capstan.爲(wèi)鐘嚴(yán)■THRORST>OUTTRIG100KDKC GNDCTOLTU3ADK["4LSC4M2<WK3CLK圖7單道脈沖幅度分析器原理電路圖DescriptionDesignatorFootprintLibRefQuantityCapacitor1RAD-0.3Cap1IsolatedResistorNetwork-Parts2DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-Parts3DIP-16ResPack21

IsolatedResistorNetwork-Parts4DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-Parts5DIP-16ResPack21Capacitor(SemiconductorSIMModel)6CC3216-1206CapSemi1SquareTrimmingPotentiometer7POT4MM-2RPotSM1FETOperationalAmplifier8CAN-8/D9.4OpAmp1FETOperationalAmplifier9CAN-8/D9.4OpAmp1IsolatedResistorNetwork-Parts10DIP-16ResPack21ZenerDiode11DIODE-0.7DZener1Capacitor12RAD-0.3Cap1FETOperationalAmplifier13CAN-8/D9.4OpAmp1FETOperationalAmplifier14CAN-8/D9.4OpAmp1SquareTrimmingPotentiometer15POT4MM-2RPotSM1Capacitor(SemiconductorSIMModel)C1CC3216-1206CapSemi1PolarizedCapacitor(Axial)C2POLAR0.8CapPol21Capacitor(SemiconductorSIMModel)C3CC3216-1206CapSemi1IsolatedResistorNetwork-PartsR1DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-PartsR2DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-PartsR3DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-PartsR4DIP-16ResPack21IsolatedResistorNetwork-PartsR5DIP-16ResPack21SquareTrimmingPotentiometerRW1POT4MM-2RPotSM1SquareTrimmingPotentiometerRW2POT4MM-2RPotSM1DualPositive-Edge-TriggeredD-TypeFlip-FlopwithPreset,ClearandComplementaryOutputU1N14ADM7474N1Quadruple2-InputPositive-ANDGateU2N014SN74LS08N1HexInverterU3M14ADM74LS04M1TimerU4N08ELM555CN1SMBStraightConnectorVIN1SMB_V-RJ45SMB1表1元器件報(bào)表七、設(shè)計(jì)步驟及對應(yīng)成果1、電路原理圖的繪制根據(jù)設(shè)計(jì)原理和電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟，使用Protel2004軟件先繪制好設(shè)計(jì)原理圖，如圖7所示，經(jīng)調(diào)試電路，再將最終生成的網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入到PCB板,這將有利于PCB的設(shè)計(jì)，則生成網(wǎng)絡(luò)表如圖8所示。Hdxp兇文件舊遍輯（E 項(xiàng)Hdxp兇文件舊遍輯（E 項(xiàng)I目管理?工具CE視窗險(xiǎn)幫助凹」呂呂必|倉|dt-臺運(yùn)|號1*9卩孝辜宣屋||血衛(wèi)國圖8元器件網(wǎng)絡(luò)表2、PCB板的設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)是從電路原理圖變成一個(gè)具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路。通常，PCB板設(shè)計(jì)的步驟如下：（1）規(guī)劃電路板；（2）設(shè)置參數(shù)；（3）裝入網(wǎng)絡(luò)表；（4）元器件的布局；（5）自動布線；（6）手動布線。但在實(shí)際操作過程中裝入元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)表對PCB設(shè)計(jì)的是十分必要的。PCB設(shè)計(jì)的第一步是要從單道脈沖幅度分析器的電路原理圖文件中導(dǎo)入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，即將原理圖文件中的有關(guān)信息引入到PCB文件中，以便指導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)的具體步驟如下：（1）在原理圖編輯器中，選擇菜單命令【Design】/【UpdatePCB單道.PcbDoc】，系統(tǒng)將自動彈出如圖9所示的元器件狀態(tài)對話框。

AddNodes(23)Add匚ornponents(4)B日有效匸行為「受影響的文檔修改狀態(tài)4ddddddddAAAAHH0回dddddddddddddddd.dddddddddddddddd.AAAAAAAAAAAAAAAA.HHHH回回回回回AddNodes(23)Add匚ornponents(4)B日有效匸行為「受影響的文檔修改狀態(tài)4ddddddddAAAAHH0回dddddddddddddddd.dddddddddddddddd.AAAAAAAAAAAAAAAA.HHHH回回回回回HHHHH回回E一oo□□1234uuuuTU1-1toNet1_2TU1-2toVCCTU1-3toNetU1_3TU1-4toVCCTU1-5toNetU1_5TU1-7toGNDTU1-14toVCCTU2-1toNetU1_5TU2-2toNetU2_2TU2-7toGNDTU2-14toVCCTU3-1toNetU2_2TU3-2toNetU1_3TU3-7toGNDTU3-14toVCCTU4-1toGNDInInInInInInInInInInInInInInInInW單道.PcbDocW單道.PcbDocW單道.PcbDoc鯉單道.PcbDoc.刪單道.氏犯皿螞單道PcbDocW單道PcbDocW單道PcbDocW單道.PcbDocW單道.PcbDocW單道.PcbDocW單道.PcbDoc鯉單道.PcbDoc觀單j^.PcbDoc蜩單道.PcbDoc螞單道PcbDocW單道PcbDocW單道PcbDocW單道.PcbDocW單道.PcbDoc使變化生效］|執(zhí)行變化］［變化報(bào)告(B)…］顯示彊謖 |關(guān)閉圖9的元器件狀態(tài)對話框在對話框中單擊【使變化生效】按鈕，觀察狀態(tài)欄中【檢查】符號的變化，如果所有的操作都有效，【檢查】狀態(tài)欄顯示，說明網(wǎng)絡(luò)表中沒有錯(cuò)誤。對于出錯(cuò)的操作，【檢查】狀態(tài)欄顯示◎，說明對應(yīng)的操作出現(xiàn)問題。如檢查沒有錯(cuò)誤后，并確保已經(jīng)調(diào)入了所有需要用到的封裝庫，單擊【執(zhí)行變化】，執(zhí)行導(dǎo)入操作。對于成功的操作，會在狀態(tài)欄【完成】下顯示〃圖10所示。圖10檢查狀態(tài)對話框最后單擊【關(guān)閉】按鈕，關(guān)閉對話框，所有的元器件將出現(xiàn)在PCB文件中，方便封裝元器件的調(diào)用，如圖11所示。

耕層誑xfoYfc類高禎禎磧庫淺覽庫心屏蔽迴）MiscellaneouisDevices」ntl_ib[FootprintView]耕層誑xfoYfc類高禎禎磧庫淺覽庫心屏蔽迴）MiscellaneouisDevices」ntl_ib[FootprintView]HI亙癥初庫話封容稱庫 Description土INDC3216-1206MiscellaneousDevic3216Chip;IINDC4510-1S04MiscellaneousDevic4564Chip;I?LED』｝ MiscellaneousDevicTopicalINF-LED-1 Miscellaneou呂DevicTopicalREtLEDDIP-10/C5.08FMiscellaneousDevicLED.7-SegLEDDIP-10/C15.24MiscellaneousDevicLED.7-SegLEDDIF'-12(14)/7.6fvliscellaneousDevicLED.Unive|—LEDDIP-1BANUMMiscellaneousDevicLED,AlphaiPIN1 Miscellaneou呂DevicGenericAntPIN2 Miscellaneou呂DevicPhotose仃sit■■■■PIN-WZi，，E2.8 MiscellaneousDevicFuse;2Lea■■■■POLARO.8 MiscellaneousDevicPolarizedQ〒nr I f|確認(rèn)||取消圖11自動生成封裝元件對話框然后放置元器件，布線，再進(jìn)行調(diào)整和檢查后進(jìn)行布線，最終得到如圖12所示的PCB板。圖12單道脈沖幅度分析器的PCB板單擊【查看】中的【顯示三維PCB板】即