(第三章)谱仪放大器1.ppt

定义放大器的积分非线性为 表示在输出从0到 范围内实验点与拟合直线之间的差值最大值。 为最大输出额定信号幅度。 积分非线性直接影响到能量刻度误差及使峰位发生偏移。 定义放大器的微分非线性为 是指实际测量到的放大器 输出 特性曲线上某处的斜率，也就是放大器的放大倍数。 微分非线性给出了放大器在不同的输出幅度时放大倍数的变化，由于存在微分非线性，会使能谱产生畸变。 主要原因： 放大器内部晶体管，场效应管和运算放大器等非线性元件的参量在工作电压或电流在大范围变化时使放大器增益产生变化，从而产生非线性。 改善方法： 通过选择电路中有源元件合适的工作点，在要求的动态范围内使它们能线性的应用。 采用深度负反馈来减少非线性畸变，可使放大器非线性减 为原来的 。 放大器输出信息由信号，噪声和干扰组成。干扰信号是外部的，可以通过各种方法减到最小。噪声是由前置放大器输出噪声和放大器输入端自身的噪声所决定的，一般放大器输入端的噪声只要比前置放大器输入端的噪声小一个量级就可以满足要求。 由于核辐射探测器输出信号较小，噪声叠加在有用信号上，使能 量分辨率变坏(前置放大器的噪声功率谱密度为 )，因此在放大器内部采用合适的滤波成形电路来限制频带，就能抑制噪声。 放大器工作超出线性范围较小时放大器还能正常工作，只是非线性系数变大；而当超出范围很大时放大器在一段时间内就不能正常工作，这种现象称为放大器的幅度过载，也成为阻塞。引起过载的脉冲成为过载脉冲，这一段不能恢复正常工作的时间成为放大器的死时间(dead time)。 举例： 在测量同位素的低能X射线产生的脉冲信号时，伴随着有高能伽马射线产生特大的脉冲信号，就可能使放大器获得比正常幅度大上几百倍的输入脉冲，其结果使放大器在某级或几级中使工作点远离线性区，并使有的器件饱和，有的器件截止。放大器在一段时间内不能恢复正常工作，从而使测量产生误差。 引起过载的原因主要与放大器的耦合电容充放电有关。抗过载性能可用“过载恢复时间”来表示，其定义为：在给定过载程度的条件下如超过正常信号值得200倍到1000倍，放大器输出波形回到基线并保持在基线附近最大额定输出电压 的一个带内，小信号增益已回到正常时所需要的时间。时间越短，性能越好。 过载引起的下冲还与放大器的成形电路时间常数，输入脉冲宽度有关，所以在一定的成形时间常数下，规定过载脉冲幅度为最大线性输入幅度的多少倍来衡量，过载恢复时间则以不过载时的脉宽的多少倍来衡量。 在能谱测量中可以发现，当信号脉冲的计数率从小到大变化时，所测得的能谱也会发生变化。计数率增高会引起基线涨落和偏移，造成谱线展宽和位移。 当计数率很低时，随着计数率的改变，能谱变化很小，可以忽略； 当计数率越大时，谱线发生的变化就愈严重； 在高计数率条件下，由于信号堆积造成了谱线严重的畸变，反映测量结果中，谱峰展宽，峰的位置发生偏移，甚至出现假峰。 探测器输出的信号通常有快的前沿和缓慢下降的后沿，上升时间主要对信号的前沿而言的。 放大器的上升时间过大，会使输入信号产生畸变，结果信号幅度变小了； 放大器的上升时间非常小，则使电路变得很复杂，同时增加了电路本身的噪声。 放大器输出信号的性能改装，取决于成形滤波电路，所以放大节上升时间必须比成形滤波电路的上升时间要小得多。 4、放大器的幅度过载特性 过载原因 5、计数率过载特性 在放大器中，由于计数率过高引起的脉冲幅度分布的畸变称为放大器的计数率过载。 定义放大器的最高计数率为使谱线峰位移动1％位置时的计数率。 计数率过载性能改善。在放大器内部加入适当地滤波成形电路如微分电路可以使输出脉冲变窄，极零相消电路可以消除脉冲的下冲。为克服高技术率引起