核電子學(xué)與核儀器第十課

核電子學(xué)與核儀器覃國秀qinguoxiu198201@163:07947408核技術(shù)教研室2021/05/12第三章關(guān)鍵點放大器在核丈量系統(tǒng)中的作用及其構(gòu)造作用：放大、成形構(gòu)造：極性轉(zhuǎn)換電路、極-零相消電路、積分濾波放大電路、基線恢復(fù)電路等放大器的根本參量放大倍數(shù)及其穩(wěn)定性、線性(積分非線性與微分非線性)、噪聲與信噪比、過載特性(幅度和計數(shù)率)、上升時間、輸入輸出阻抗第三章關(guān)鍵點譜儀放大器的放大節(jié)并聯(lián)負(fù)反響與串聯(lián)負(fù)反響；同相輸入與反相輸入信噪比的區(qū)別譜儀放大器中的濾波成形濾波成形的作用(抑制系統(tǒng)噪聲、使信號外形滿足后續(xù)分析設(shè)備的要求)；白化濾波器與匹配濾波器；濾波成形的信息畸變(彈道虧損、堆積畸變)；無源濾波成形電路(極-零相消、積分濾波成形、準(zhǔn)高斯成形)；有源濾波成形電路；基線恢復(fù)器(CD恢復(fù)電路、CDD基線恢復(fù)電路)；通用譜儀放大器第三章關(guān)鍵點高能量分辨率高計數(shù)率譜儀放大器堆積回絕方法、線性門、模擬展寬器、邏輯展寬器、堆積回絕電路、死時間校正、允許最高計數(shù)率、快放大器、弱電流放大器本堂課主要內(nèi)容一、脈沖幅度甄別器1.1脈沖幅度甄別器的普通要求1.2甄別器電路實例1.3脈沖幅度甄別器的運用二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理2.2單道脈沖幅度分析器實例2.3單道脈沖幅度分析器技術(shù)目的第四章脈沖幅度分析從探測器出來的脈沖信號經(jīng)前置放大器和譜儀放大器放大后，需求進一步處置，處置方式根據(jù)不同實驗要求普通可以分成：脈沖計數(shù)(強度丈量)；脈沖幅度分析(能譜丈量)；脈沖信號時間分析(時間丈量)。由此可知，各種處置方式大多涉及到脈沖幅度信息的甄別和分析。所以核脈沖幅度的甄別和分析成為核電子學(xué)的主要研討課題。一、脈沖幅度甄別器脈沖幅度選擇的根本電路是脈沖幅度甄別器。它有一個閾電壓，稱為甄別閾。輸入脈沖幅度大于給定的甄別閾時，輸出一個脈沖，輸入脈沖幅度小于給定的甄別閾時那么無脈沖輸出。有無脈沖輸出輸出可分別用邏輯“1〞或邏輯“0〞表示。甄別器及其任務(wù)波形一、脈沖幅度甄別器假設(shè)改動閾電壓VT，丈量到相應(yīng)的大于VT的脈沖數(shù)N(VT)，得到的就是積分譜。假設(shè)從閾電壓VTn+1上的脈沖計數(shù)減去閾電壓VTn上的計數(shù)就可得到閾電壓上間隔ΔV=VTn+1-VTn中的計數(shù)ΔN。ΔN和VT的關(guān)系就是脈沖幅度分布曲線。脈沖幅度積分譜與脈沖幅度微分譜一、脈沖幅度甄別器用積分甄別器來獲取幅度譜時，需求將丈量的數(shù)據(jù)進展相減計算。所以不僅費時間，而且還會增大誤差。為此，要求設(shè)計直接丈量幅度的微分甄別器，即單道脈沖幅度分析器。閾電壓一定，幅度不同閾電壓不同，幅度一樣觸發(fā)時辰不同，會給能譜丈量帶來什么誤差？對于時間丈量呢？一、脈沖幅度甄別器1.1脈沖幅度甄別器的普通要求脈沖幅度甄別器是將輸入模擬脈沖換算成邏輯脈沖輸出的一種安裝。理想的脈沖幅度甄別器應(yīng)該具有以下功能：當(dāng)一個輸入脈沖幅度超越一定電壓時，那么輸出一個數(shù)字脈沖，而與輸入脈沖的幅度、上升時間、寬度等參數(shù)無關(guān)，假設(shè)輸入脈沖的幅度低于給定的閾電壓那么無脈沖輸出。一個理想的甄別器應(yīng)該有快速呼應(yīng)性能，它能處置兩個時間間隔非常相近的脈沖，這種時間間隔的最小值稱為脈沖幅度甄別器的死時間。一、脈沖幅度甄別器1.1脈沖幅度甄別器的普通要求甄別器的定時時辰應(yīng)該盡量接近輸入脈沖前沿的過閾點。甄別器輸出脈沖除了它的起始時辰外，它的幅度和寬度應(yīng)該是規(guī)范的，與輸入脈沖的參數(shù)無關(guān)。此外理想甄別器應(yīng)該有足夠高的觸發(fā)靈敏度，甄別閾有足夠大的動態(tài)范圍。甄別閾足夠穩(wěn)定，不隨溫度、電源電壓、輸入脈沖外形和寬度而變化。對于一個實踐甄別器不能夠全部滿足上述要求。普通根據(jù)不同的丈量對象，偏重于某些方面的要求。一、脈沖幅度甄別器1.1脈沖幅度甄別器的普通要求實踐甄別器根據(jù)其速度不同分為中(低)速甄別器和高速甄別器兩類。脈沖幅度甄別器主要的技術(shù)目的為：〔1〕輸入靈敏度甄別器的輸入靈敏度指甄別器能輸出脈沖的最小輸入脈沖幅度。普通為幾十毫伏?！?〕甄別閾范圍普通甄別器的甄別閾范圍為幾十毫伏到幾伏，最大閾電壓與最小閾電壓之比稱為甄別器的動態(tài)范圍。一、脈沖幅度甄別器〔3〕甄別閾穩(wěn)定性甄別閾穩(wěn)定性通常包括三個方面：溫度變化穩(wěn)定性，市電變化穩(wěn)定性和長時間漂移穩(wěn)定性?！?〕甄別閾線性普通為1%-0.1%?！?〕甄別閾漲落或閾模糊區(qū)這一目的決議甄別器的甄別精度，通常其大小為0.幾毫伏到幾毫伏。〔6〕甄別器速度它表示甄別器呼應(yīng)和恢復(fù)速度的快慢。〔7〕輸出脈沖的幅度、寬度一、脈沖幅度甄別器1.2脈沖甄別器電路實例甄別器電路類型很多，常用的甄別器電路有二極管甄別器、射極耦合觸發(fā)器(施密特電路)、交流射極耦合觸發(fā)器、集成電壓比較器和隧道二極管甄別器。只需在要求不高時才用二極管甄別器。隧道二極管具有極高的速度，所以用來構(gòu)成快甄別器。集成電壓比較甄別器具有電路簡單、調(diào)整方便、穩(wěn)定性好、靈敏度高、速度快等特點。一、脈沖幅度甄別器1.2脈沖甄別器電路實例中速集成電路甄別器一、脈沖幅度甄別器1.2脈沖甄別器電路實例快速集成電路甄別器一、脈沖幅度甄別器1.2脈沖甄別器電路實例隧道二極管甄別單元一、脈沖幅度甄別器1.3脈沖幅度甄別器的運用(半計數(shù)法)脈沖幅度甄別器可用來丈量脈沖幅度或標(biāo)定脈沖幅度。這時，所測脈沖幅度是一定的。改動甄別器的甄別閾那么可得到不同幅度的脈沖。半計數(shù)法計算輸入脈沖幅度二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理簡稱：〔單道〕〔SingleChannelAnalyzer〕〔SCA〕功能及用途H=VU-VLUVLVov1v用途：限定信號的幅度范圍。二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理幾個概念1〕上閾：VU下閾：VL2〕道寬與閾道寬：上下閾之差VW=VU-VL怎樣用單道脈沖幅度分析器來獲得微分譜？二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理電路的根本任務(wù)原理：LVv1ovG2G1VUVL上甄別器下甄別器VU＝VL＋VWvvH=VU-VLUVLVo1二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理存在問題：v1vUvLvOv1vUvL二、單道脈沖幅度分析器2.1單道脈沖幅度分析器任務(wù)原理改造后的電路框圖：v1VUVL上甄別器下甄別器VU＝VL＋VW展寬延遲vLvO二、單道脈沖幅度分析器2.2單道脈沖幅度分析器實例二、單道脈沖幅度分析器2.2單道脈沖幅度分析器實例二、單道脈沖幅度分析器2.2單道脈沖幅度分析器實例穩(wěn)壓電源：二、單道脈沖幅度分析器2.2單道脈沖幅度分析器實例參考電壓運算器：上、下甄別器：二、單道脈沖幅度分析器2.2單道脈沖幅度分析器實例符合與反符合及輸出電路：二、單道脈沖幅度分析器2.3單道脈沖幅度分析器技術(shù)目的單道脈沖幅度分析器的技術(shù)目的類似于脈沖幅度甄別器?！?〕動態(tài)范圍閾值范圍：0.1V到10V道寬范圍：0V到5V(非對稱形狀)；0到10V(對稱形狀)〔2〕線性閾值線性；道寬線性〔3〕8小時穩(wěn)定性閾