核数据获取与处理 教学课件学习课件PPT线性放大及非线性时变处理.ppt

第六章线性放大与非线性时变处理 内容提要 概述放大处理线性放大 脉冲放大 弱电流放大 直流放大 非线性时变处理峰展宽模拟展宽器逻辑展宽器基线恢复原理 实用电路 对信噪比的影响堆积判弃判断依据 判弃原理 死时间与计数 核数据获取与处理内容 一概述 二放大处理 常见情况脉冲放大器 粒子能谱分析 幅度分析 谱仪 单个粒子的行为又称 线性放大器 或 谱仪放大器 弱电流放大 射线强度分析大量粒子的集体效应 二放大处理 1脉冲放大器一般由若干个具有深度负反馈的放大单元组成 有时也包括滤波成形网络 也通称为主放 用于对前置放大器的输出信号加以放大和滤波成形微分网络 通常是带有极零相消的cr微分网络有两方面的作用积分网络 无源或有源 可兼具放大作用 放大 微分 积分前后位置的影响计数率微分应在前端 防止信号堆积电压过高而超出线性范围噪声微分宜靠近输出端 可衰减其前所有电路的低频噪声 二放大处理 1脉冲放大器性能 应有良好的线性和增益稳定性 增益及稳定性 深度负反馈 闭环增益小 多级组成 噪声 其贡献通常比前放小得多关键是输入级 要噪声小 匹配用等效输入噪声电压来表示 线性 主要决定于输出级 0 1 积分 微分 非线性 计数特性 主要决定于滤波成形网络计数率高时堆积 谱峰偏移或展宽 二放大处理 2弱电流放大器测量对象是10 7 10 15a或更小的直流弱信号 它不是指单个粒子而是大量粒子的宏观特性 通常反映的是射线强度信息 高阻式 10 14 10 15a灵敏度 高阻rf 输入电阻ri的影响 响应时间 5 5rfcf 负反馈的作用 动电容式 10 16 10 17a解决直流漂移问题直流 调制 交流信号 测量 解调 i f变换 10 12 10 13a直流模拟信号 数字脉冲信号 高阻式放大器示意图 极板 激励线圈 核数据获取与处理内容 三峰展宽 概念能谱分析 脉冲幅度峰展宽器 用于把信号的峰顶展宽 也称峰值保持 峰位检测 分为模拟展宽器 逻辑展宽器两种1模拟展宽器 原理 也称模拟存储电路 三峰展宽 1模拟展宽器 电路 右图 非线性 时变 技术指标 零点及其稳定性下垂速率转换速率和稳定时间线性及增益稳定性 运放 运放a失调电压失调电流及其稳定性 输入信号必须有足够的平顶宽度 三峰展宽 2逻辑展宽器原理 类似于数字电路的单稳态触发器 但可连续展宽 监察周期 3采样 保持适用于波形采样缓变信号 定时采样而模拟展宽器只保持峰值 而无波形信息 四基线恢复 引言探测器输出 前放 滤波成形 主放 脉冲信号问题 系统冲击响应常具有缓慢衰减的尾部 尾堆积 基线偏移 核辐射信号具有一定的幅度谱并且在时间上随机分布 基线涨落能谱分析时峰位发生偏移和展宽 能量分辨率变坏基线恢复器的作用消除基线偏移和涨落 改善能量分辨率 四基线恢复 1原理用一个记忆元件记住每个信号输入前的基线电平 然后从输入信号中减去这个电平关键是 在信号间隙时间闭合在信号持续时间打开 开关s 但是 v1有基线涨落 幅度有大有小 开关信号难于选择 从主放以前引出 实现起来又比较复杂 不同的开关方式 不同的电路 四基线恢复 2实用电路 cr微分电路条件 rc 信号间隔输出 双极性尖顶脉冲局限性 不能保持信号形状还有信噪比 弹道亏损等因素 四基线恢复 2实用电路 cd基线恢复器用一个二极管d代替上述电路中的r 可改善其性能 d反向电阻大 正向电阻导通时小 不导通时大 导通电压不为零 基线恢复慢 计数率高时有偏移采用有源cd基线恢复器可改善局限性 仅适用于信号无下冲 而且要求基线上升速度慢于vc的跟踪速度的水平 p218 四基线恢复 2实用电路 cdd基线恢复器又称robison电路可改善cd基线恢复器的缺点线路简单 能适应双极性信号和基线的双向变化v2是决定电流工作状态的关键 四基线恢复 2实用电路 cdd基线恢复器输出波形 d1 d2电流皆为i2 d1截止 d2电流为2i2 d2截止 d1电流为2i2 i 单极性信号 信号间隔 2tw时信号间隔 2tw时 四基线恢复 2实用电路 cdd基线恢复器输出波形ii 双极性信号恢复能力决定于电容c的充放速度 电容c根据实际情况选择 但恢复越快 波形畸变越严重 四基线恢复 2实用电路cdd基线恢复器 其二级管并非理想二极管 为达到理想二极管具备的性能 可改进为有源cdd基线恢复器反馈式基线恢复器 四基线恢复 3对信噪比的影响不仅可以恢复信号尾堆积产生的基线偏移 还可以抑制各种慢变化的干扰 如电源纹波 对于噪声 频谱很宽 情况比较复杂 通常会使噪声增大 信噪比变差 但是 考虑到其低频噪声有抑制作用 如果适当增加滤波器的时间常数 则输出噪声的低频部分增大 高频部分减小 有可能使通过基线恢复器后的信噪比 比滤波器取最佳时间常数时更大 p228 五堆积判弃 引言尾堆积 基线偏移 基线恢复器峰堆积 信号幅度变化 畸变无法恢复 堆积判弃1堆积的判断依据 后一信号峰值不受影响的条件是 前一信号峰值不受影响的条件是 通常 所以 两信号峰值均无畸变 仅后一信号峰值畸变 两信号峰值皆畸变 设相邻两个脉冲信号之间的间隔时间为t 五堆积判弃 2堆积判弃原理 通常取监察时间或 五堆积判弃 3死时间和计数死时间在监察时间tip内输入的信号都被舍弃 因而监察时间就是堆积判弃电路产生的死时间 死时间校正在死时间内的信号不被记录 测量系统就不应将死时间