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谱仪放大器的基本特性 噪声及信号噪声比 幅度过载特性 计数率过载特性 上升时间 输入阻抗和输出阻抗 * 谱仪放大器的基本电路 基线恢复器 基本原理:能跟踪基线的变化,在信号到达之前,随时随地记录当前的基线电平,当信号到达,它能完成该信号减去信号到达前瞬间的基线电平的功能,从而得到真正的信号电平 CD基线恢复器:由电容和二极管构成,结构简单,但只适应缓慢变化的单极性正信号 CDD基线恢复器:在缓慢变化条件下,能跟踪正负基线电平 有源CDD基线恢复器:将二极管接入运放的反馈回路,等效提高了基线恢复速度 * 谱仪放大器的基本电路 逻辑展宽电路 功能类似于实时更新单稳电路,具有检测随机信号间隔是否小于监察周期的功能,常用于堆积判弃电路 模拟展宽电路 可以将信号幅度展宽到需要使用时为止,并可在模拟信号幅度达到峰值时给出峰值检测信号,因此又称为峰展宽电路 线性门电路 通过开门电平和关门电平控制,可实现在时间上的信号筛选 * 堆积判弃 在高计数率测量情况下,堆积,尤其是峰堆积,将导致能谱产生畸变,严重影响能谱测量的分辨率 对峰堆积的处理方法首先要能够随时发现峰堆积,通常是通过判断信号的时间间隔是否过小来判别堆积是否发生,然后将发生峰堆积的信号剔除,不予放大和记录,这种技术称为堆积判弃(或堆积拒绝、反堆积) * 堆积判弃 对一个信号是否发生堆积的判别 以一个信号脉冲为观察脉冲,如果后一个脉冲峰部前沿落在观察脉冲的达峰时间上产生的峰堆积称为前堆积,这时两个脉冲幅度都产生畸变,都应该舍去 如果前一个脉冲峰部后沿落在观察脉冲的达峰时间上产生的峰堆积称为后堆积,这时前一个脉冲可以保留,而观察脉冲应该舍去 * 堆积判弃 死时间校正 从堆积判弃原理中可知,在监察信号的时间T内,如果再有信号输入都要被舍弃,因此监察时间就是堆积判弃电路所产生的死时间,这个死时间内不能记录输入信号 从总的测量时间中扣除这个死时间得到活时间,由测到的总计数除以活时间就是信号计数率,这种办法称为死时间校正 虽然堆积信号被舍弃,但通过死时间校正,其计数损失得到了校正 * 堆积判弃 允许最高计数率 逻辑展宽电路对每一个信号都要给出持续时间为一个监察周期的信号输出,若输入信号的计数率增高到1/T 时,则监察周期的持续时间可以一直持续下去,即死时间也一直持续下去,因此用堆积判弃电路来执行堆积信号判别时,对输入的计数率有一定的要求 若谱仪放大器输出脉冲的峰部宽度为Tw,取监察周期T=Tw时,当输入脉冲的平均计数率为R=1/Tw时,输出计数率n达到最大值1/eTw * 快放大器 快放大器分为快电流放大和快电压放大 快电流放大器主要用于小分辨时间、高计数率、快定时及时间甄别等系统中,结构上常采用电流并联负反馈电路形式 在主放大器的输入端,用50Ω电阻实现信号匹配,可提高电压放大器的速度,使其成为放大快信号的放大电路 快电压放大器在结构上多采用串联电压负反馈模式,以提高输入阻抗 * 弱电流放大器 为测量电流强度在10-7~10-15A量级、并且电流变化极为缓慢的微弱电流,就必须弱电流放大电路 电阻式弱电流放大器:实质上是个阻抗变换器,在输入级使用静电计管或MOS场效应管等输入电阻极高的器件,而其输出电阻很小,从而驱动测量仪表 动电容式弱电流放大器:将待测电流转换为交流电压,在交流放大后,进行解调测量 电容式I-f转换弱电流电流放大器:将弱电流转换为与频率相关的脉冲信号后进行计数测量 * 脉冲幅度甄别器 甄别器的主要功能 将幅度落入在电路设定的电平范围内输入脉冲转换成幅度和宽度符合一定标准的脉冲输出 甄别器的主要用途 剔除噪声的干扰 进行幅度选择 脉冲幅度精密测量 能谱测量(单道分析器) 定时(前沿定时) 脉冲幅度甄别器 脉冲幅度甄别器的分类 由电路设定的电平范围上、下限VTH和VTL分别称为上、下甄别阈 积分甄别器:仅有下甄别阈而不存在上甄别阈的甄别器 微分甄别器:上、下甄别阈均为有限值的甄别器,当作为幅度分析用时,又称为单道脉冲幅度分析器 脉冲幅度甄别器 积分甄别器 常采用施米特电路实现单稳态成形,可解决触发模糊造成的不确定性,同时可以保证输出信号有确定的宽度 直流施米特甄别器输入输出的特性曲线为: 脉冲幅度甄别器 微分甄别器 只有当输入信号幅度落在上下阈值VTH和VTL之间,上下阈值之差VK 称为窗宽或道宽,微分甄别器才产生输出信号 微分甄别器可作为单道分析器,用来测量幅度谱,即幅度概率密度分布曲线,此时在调节阈值时要求保持道宽不变 多道脉冲幅度分析器 多道脉冲幅度分析器的基本功能:将输入信号按其幅度大小进行分类,然后按其类别作统计而获得计数按幅度大小分布的关系,这种分布图称为直方图,从分布关系中可以得到脉冲幅度谱 多道脉冲幅度分析器的结构 多道脉冲幅度分析器 ADC的基本功能: 将输入信
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