1、單道脈沖幅度分析器的設計一 設計的時間及地點時間：2013年6月地點：東華理工大學南區(qū)4棟二 設計任務設計的課題：維修單道脈沖幅度分析器，并完成該單元電路各組成部分的分析調(diào)試。根據(jù)設計的課題，以及原理，先畫出設計的框圖；根據(jù)設計框圖，對各部分進行設計，畫出詳細的電路圖，并進行調(diào)試；用Multisim畫出電路圖，進行模擬仿真，分析運行的結(jié)果并寫出實驗報告。三 設計的目的及要求設計的目的：1、通過Multisim的電路設計，對熟悉單道脈沖幅度分析器的工作原理有更進一步的理解，加深印象，使所學知識得以鞏固和提高。2、掌握單道脈沖幅度分析器的甄別閾及道寬線的測量方法3、了解測量單道分析器分辨時間的方法

2、。4、全面掌握核電子學各模塊電路的設計，實現(xiàn)設計、模擬仿真的技術環(huán)節(jié)，提高分析問題解決問題的能力；設計的要求：1、掌握Multisim的使用方法；2、掌握所畫電路的工作原理；3、掌握Multisim電路圖的設計；4、基本掌握使用Multisim進行模擬仿真。四 設計的原理和方法設計的原理單道脈沖幅度分析器要求只有輸入脈沖幅度落入給定的電壓（閾電平）范圍（VUVL）之內(nèi)時，才輸出邏輯脈沖。而輸入脈沖幅度小于VL或大于VU時皆無輸出脈沖。單道脈沖幅度分析器組成框圖如下圖所示，其中電壓比較器用LM710，響應速度快（40ns），放大倍數(shù)高（1000V/V）。參考電壓運算衰減基線恢復輸入電壓比較器反符

3、合邏輯輸出跟隨器恢復輸出圖1 單道脈沖幅度分析器原理框圖電路主要由六部分組成：輸入衰減級雙向輸入；基線回復電路；參考電壓運算器；電壓比較器；反符合邏輯電路；輸出跟隨。五 設計步驟及各部分的工作原理（1） 輸入衰減及雙向輸入由于比較器的最大輸入電壓范圍為5V，而一般放大器的滿量程輸出電壓為10V。為了達到滿量程10V的分析范圍，在單道中引入了一個二比一衰減器，它由LM318型雙端輸入的差值單運算放大器構成。正的輸入信號由電阻R32、R33分壓，LM318的3腳和2腳為Vi/3，6腳輸出為（Vi/3）/10*15=Vi/2；負的輸入信號經(jīng)R34輸入到LM318的反向端，LM318的3腳和2腳為虛地

4、，電壓為0，輸出信號為-Vi/2。(2) 基線恢復器作用是保證單道分析器能在高計數(shù)率輸入信號下，不因基線偏移而產(chǎn)生明顯的譜線移動。它由T3和T4和T1和T2組成，T3，T4是一個發(fā)射極公用一個電阻R39的電流源，T1，T2組成互補晶體管的懷特射極輸出器，具有很高的輸入阻抗，很低的輸出阻抗和良好的線性，整個電路構成很深的直流負反饋，因此靜態(tài)工作點很穩(wěn)定。靜態(tài)時，T3導通電流約為247A，T4，T1，T2的導通電流分別為100A 、100A、400A。當正向信號經(jīng)C28加至T1基極時，引起T2發(fā)射極電位降低，這使T4導通電流增加而把T3截止，因此，C28通過射極輸出器極高的輸入阻抗充電，正向輸入信

5、號結(jié)束時，C22開始放電，而T1基極電位下降至靜態(tài)值稍下，使T2發(fā)射極電位高于其靜態(tài)電位，T4導通電流減小，T3又重新導通。T3的集電極電流使C22很快放電，T1基極電位迅速恢復其靜態(tài)值，因而，T1發(fā)射極電位隨即恢復至基線。該基線恢復器輸入阻抗高，傳輸系數(shù)十分接近于1，工作穩(wěn)定，線性好。(3) 參考電壓運算器LM710電壓比較器的參考電壓，由兩個參考電壓運算放大器（LM3140）提供。由兩個串聯(lián)的2DW7C穩(wěn)壓管并經(jīng)十圈電位器W2提供閾值電壓U, W4提供道寬電壓U。U和U加至加法器和減法器的輸入端，在加法器和減法器的輸出端即可分別獲得上甄別和下甄別器的閾電壓，開關K2可實現(xiàn)道寬的對稱或非對稱

6、調(diào)節(jié)。設閾值電位器W2中心抽頭對地電壓設為U，調(diào)道寬電位器W4中心抽頭對地電壓設為U，由運算放大器原理，加法器A1輸出電壓U1=（U+U）/2。因U和U本身為負值，所以U1對地電壓實際為正。U1作為上甄別器的閾電壓。在道寬非對稱性調(diào)節(jié)的情況下，減法器A2是一個有1/2衰減的倒相器，其輸出電壓U2=,U2作為下甄別器的閾電壓。道寬為U1-U2=。在道寬對稱調(diào)節(jié)的情況下，減法器的倒相輸入端加有電壓U，而其同相輸入端加入電壓U，這時減法器A2的輸出電壓U2=。此時道寬為而在調(diào)節(jié)道寬時，U1和U2的變化，大小相等，方向相反，于是保持了道中心始終為。 下閾十圈電位器和道寬十圈電位器調(diào)節(jié)1圈，對應電壓調(diào)節(jié)

7、為0.5V。由于輸入信號也通過輸入衰減器也衰減了1/2，所以十圈電位器調(diào)節(jié)到1圈時，閾值電壓U1和道寬電壓對應為為0.5V,等效于對輸入電壓的閾值和道寬電壓為1V。(4) 甄別器（電壓比較器）上、下甄別器均采用集成比較器LM710, 加外部元件接成交流耦合施密特電路。當輸入脈沖幅度與閾電壓相等時，輸出電平產(chǎn)生跳變，跟隨觸發(fā)器的回差（電壓）由輸出分壓器決定，電路回差約為50mV,輸出為負脈沖。(5) 反符合門電路反符合門電路由雙單穩(wěn)態(tài)A5(74LS123)和4雙輸入與非門A6(74LS37)構成。其中A6的兩個與非門C、D構成的RS觸發(fā)器。靜態(tài)時，成形電路的A5-13端輸出為低電平，A5-12端

8、輸出為高電平，RS觸發(fā)器的A6-8端輸出為高電平，A為低電平，A6-6輸出為高電平，A6-3輸出為低電平。（理論分析所得的輸出情況）上閾（始終為高）下閾A5-13A5-12A6-8（始終為高）A6-3A6-3= A5-13 與A6-8圖2 輸入信號在高于下閾、低于上閾的反符合電路各級上閾下閾A5-13A5-12A6-8A6-3= A5-13 與A6-8（始終為低）圖3 輸入信號在高于上閾的反符合電路各級的輸出情況當下甄別器被觸發(fā)而上甄別器未被觸發(fā)時，A4-9產(chǎn)生的負脈沖的上升沿將A5-2觸發(fā)而使A5-13端輸出為正脈沖，該正脈沖同時加到RS觸發(fā)器的A6-5端和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的A5-9端。在A5-

9、9端輸入正脈沖的下降沿時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)而在A5-12端輸出負脈沖。因此RS觸發(fā)器的A6-8端輸出為正脈沖，這樣A5-13端輸出的正脈沖和A6-8端輸出的正脈沖經(jīng)過兩級與非門B、A后，A6-3輸出為正脈沖，即最后產(chǎn)生一正的輸出脈沖。各級波形如圖2。當上、下甄別器均被觸發(fā)時，上甄別器產(chǎn)生負脈沖的下降沿使RS觸發(fā)器置位，A6-8端輸出負脈沖，隨后上甄別器產(chǎn)生負脈沖的上升沿到來時，RS觸發(fā)器不發(fā)生翻轉(zhuǎn)仍然保持負脈沖。最后當下甄別器產(chǎn)生負脈沖的上升沿到來時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的A5-13端輸出正脈沖，在該正脈沖下降沿時刻，A5-12端輸出負脈沖，同時RS觸發(fā)器的A6-8端跳變?yōu)檎}沖。A6-8端的正脈沖與

10、A5-13端正脈沖結(jié)束后的負脈沖經(jīng)過兩級與非門B、A后，A6-3端輸出為負脈沖，即最后沒有輸出信號，這樣就實現(xiàn)了當上、下甄別器均被觸發(fā)時無輸出信號，最終達到反符合的目的。各級的輸出情況如上圖3所示。六 設計成果寄運行結(jié)果用Multisim說畫出的電路圖，如下所示： 圖4 用Multisim所畫出的電路圖仿真結(jié)果如下：上甄別閾V上=9V，下甄別閾V下=6V 輸入信號幅度為12V時（VV），所得仿真結(jié)果如下圖5所示。 輸入信號幅度為8V時（VVV）,所得仿真結(jié)果如下圖6所示。 輸入信號幅度為4V(VV)時，所得的仿真結(jié)果如下圖7所示。圖5 V=12VV時的輸出情況 圖6 VV=8VV時的輸出情況

11、圖7 V=4VV時的輸出情況對輸出結(jié)果的分析：從輸出的結(jié)果可以看出，實驗的結(jié)果與理論情況基本是相吻合的?；緷M足了單道脈沖幅度分析器的理論原理，即：當輸入的信號幅度在兩個上下閾之間的時候才有輸出。在用軟件畫圖的過程中，由于軟件中沒有實驗所需的74LS123芯片，在設計的過程中只能用了其他的芯片來代替，因此，電路的整個功能受到了一些影響，很多點上的實際輸出是與理論上不一致的，這是需要解決的一個問題。七 實驗的心得以及體會做完這個設計性實驗，讓我加深了對單道脈沖幅度分析器的工作原理及電路的理解，把書本上的理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)了我的動手能力的同時，也加強了我分析、認識問題的能力，加強了我面對困難、克服困難、戰(zhàn)勝困難的決心和勇氣，增強了我的自信心，為以后的研究生學習打下了牢固的基礎。需要指出的是，在電路的設計過程中，先設計出了電路的框圖，然后再對電路的各個部分進行詳細的設計。但是到了最后，用軟件來畫電路圖的時候，電路設計過程中用到的一些元件在軟件中沒有找到，所以這些元件只能用具有相似或一部分功能的不同型號的同種元件來代替，所以造成了在很多部分，一些節(jié)點上，實驗的結(jié)果是與理論分析不符合的，所以該設計性實驗不能算是全部完成。由于個人能力的有限，特別是所學知識的有限，不足以解決這些問題，故在設計的最后還是留下了很多的問題以及在運行的過程中發(fā)現(xiàn)許多地方所得的結(jié)果無法用理論來解釋，這些地