1、核電子學與核儀器,覃國秀 Tel:核技術(shù)教研室 2009/05/05,本堂課主要內(nèi)容：,三、譜儀放大器中的濾波成形 3.4無源濾波成形電路 3.5有源濾波成形電路 四、通用譜儀放大器 4.1基線恢復 4.2通用譜儀放大器介紹,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 極-零相消和RC積分濾波成形電路,輸入信號：,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 極-零相消和RC積分濾波成形電路,輸出信號：,當i=i時,由拉氏反變換得,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 極-零相消和RC積分濾波成形電路,不同微分、積分時間常數(shù)時的歸一化輸出波

2、形,當微分時間等于積分時間常數(shù)時，輸出波形為,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 在討論最佳濾波器時已指出，當成形波形為無限寬尖頂脈沖時，可以達到最佳信噪比。盡管這樣的波形在實際中式無法實現(xiàn)的，并且也不適合后續(xù)電路的測量要求。但在理論上指出了信噪比的極限和成形波形的關(guān)系。,無限寬尖頂脈沖和高斯型脈沖,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 極-零相消和RC積分濾波成形電路輸出波形是不對稱的。其前沿部分比后沿部分要快一些。而CR-(RC)m濾波成形電路能獲得準高斯波形的脈沖。,極-零相消和(RC)m積分濾波成形電路,三、譜儀放大

3、器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 一級極-零相消微分電路加m級積分電路，并取各級電路時間常數(shù)一樣，則,輸出信號：,輸出最大幅度：,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 積分級數(shù)越多，輸出波形越接近高斯型。當積分級數(shù)增加1，在時域里則完成一次以指數(shù)為權(quán)的平均。因此幅度變小，峰位后移，脈沖寬度也變大。,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 CR-(RC)m電路的噪聲分析,信噪比劣值系數(shù),最佳時間常數(shù),不同m值F的對照表,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 在CR-(RC

4、)m濾波成形中，峰堆積可通過堆積拒絕電路來剔除。尾堆積的影響在計數(shù)率確定的情況下，主要是脈沖寬度的影響，根據(jù)脈沖平均寬度的定義，電路的平均寬度為：,代入VoM和vo(t)后得,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 準高斯濾波成形電路 必須指出，如果所有隔離級的A=1時，通過濾波成形電路后的輸出幅度要比輸入幅度小，級數(shù)越多，輸出幅度越小。所以，我們做實驗的電路板在CR-(RC)m濾波成形后，在后面還要加一級放大器對輸出信號進行放大。,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路 (CR)2-(RC)m濾波成形電路,輸出信號：,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.4無源濾波成形電路

5、 (CR)2-(RC)m濾波成形電路,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.5有源濾波成形電路 運算放大器構(gòu)成的微分和積分電路,有源微分電路,有源積分電路,H(S)=SRC,H(S)=1/SRC,有源微分電路相當于無源微分電路中CR時間常數(shù)很小的情況；而有源積分電路相當于無源積分電路中RC時間常數(shù)非常大的情況。,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.5有源濾波成形電路 常用有源濾波器 可通過網(wǎng)絡(luò)方程來求改電 路的傳輸函數(shù)。,傳輸函數(shù)：,三、譜儀放大器中的濾波成形,3.5有源濾波成形電路 常用有源濾波器,傳輸函數(shù)為：,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 堆積使信號的基線發(fā)生漲落。此外，即使是無尾堆積的系列

6、脈沖通過CR網(wǎng)絡(luò)時，由于電容上電荷在放電時間內(nèi)，未能把充電的電荷放光，那么下一個脈沖到達時，電容上的剩余電荷將引起這個新出現(xiàn)脈沖的基線偏移。其結(jié)果使能譜峰位移動及能量分辨率變壞，在高計數(shù)率時尤為突出。,矩形脈沖引起的基線偏移,隨機脈沖引起的基線偏移,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 CD基線恢復器 無源CD基線恢復電路,有源CD基線恢復電路,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 CDD基線恢復器 無源CDD基線恢復電路,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 CDD基線恢復器 有源CDD基線恢復電路,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 CDD基線恢復器 為了使脈沖過后要以很快的速度恢復到原

7、來的基線，可使有源CDD基線恢復器的I1從2I2改為KI2。這樣，在K1時，可以加大在恢復時間內(nèi)流過電容器C的電流。,四、通用譜儀放大器,4.1基線恢復器 開關(guān)型基線恢復器,在信號持續(xù)期內(nèi)，開關(guān)觸地；在信號通過后，即在信號間隙時間里，用控制器電路把開關(guān)接通，使電容C在信號持續(xù)期內(nèi)所充的電荷放光。,四、通用譜儀放大器,四、通用譜儀放大器,三端穩(wěn)壓器,四、通用譜儀放大器,微分電路、極-零相消電路、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)、一級放大電路,作用：使輸入脈沖寬度變窄；提高計數(shù)率；消除下沖；轉(zhuǎn)換成形信號極性；進行初級放大。,四、通用譜儀放大器,限幅器與二級放大,作用：當輸入信號幅度過大時，限制成形脈沖幅度；如果輸入信號幅度還比較小，則再次進行放大。,四、通用譜儀放大器,積分電路,作用：使信號成形為準高斯波形，以利于后續(xù)電路分析。,四、通用譜儀放大器,后級放大與基線恢復電路,作用：對成型后的信號再次進行放大；當計數(shù)率較高時，引入CDD基線恢復電路，使偏移的基線恢復。,總結(jié),三、譜儀放大器中的濾波成形 RC積分成形電路、準高斯波形成形電路、(CR)2-(RC)m成形電路、