核电子单道脉冲幅度分析

1、单道脉冲幅度分析器的设计一设计的时间及地点时间:2013年6月地点：东华理工大学南区4栋二设计任务设计的课题：维修单道脉冲幅度分析器，并完成该单元电路各组成部分的分析调试。根据设计的课题，以及原理，先画出设计的框图；根据设计框图，对各部分进行设计, 画出详细的电路图，并进行调试；用multisim画出电路图，进行模拟仿真，分析运行的结 果并写出实验报告。三设计的目的及要求设计的目的：1、通过multisim的电路设计，对熟悉单道脉冲幅度分析器的工作原理有更进一步 的理解，加深印象，使所学知识得以巩固和提高。2、掌握单道脉冲幅度分析器的甄别阈及道宽线的测量方法3、了解测量单道分析器分辨时间的方法

2、。4、全面掌握核电子学各模块电路的设计，实现设计、模拟仿真的技术环节，提高分析 问题解决问题的能力；设计的要求：1、掌握multisim的使用方法；2、掌握所画电路的工作原理；3、掌握multisim电路图的设计；4基本掌握使用multisim进行模拟仿真。设计的原理和方法设计的原理单道脉冲幅度分析器要求只有输入脉冲幅度落入给定的电压（阈 电平）范围（vuvl）之内吋，才输岀逻辑脉冲。而输入脉冲幅度 小于vl或大于vu时皆无输出脉冲。单道脉冲幅度分析器组成框图如下图所示，其中电压比较器用 lm710,响应速度快（40ns）,放大倍数高（1000v/v）。图1单道脉冲幅度分析器原理框图电路主要由

3、六部分组成：输入衰减级双向输入；基线冋复电路；参考电压运算器；电压比较器；反符合逻辑电路；输出跟随。五 设计步骤及各部分的工作原理（1）输入衰减及双向输入由于比较器的最大输入电压范围为±5v,而一般放大器的满量程输出电压为10vo为了达到满量程10v的分析范围，在单道中引入了一个二比一衰减器，它由lm318型双端输入的差值单运算放大器构成。正的输入信号由电阻r32、r33 分压，lm318的3脚和2脚为vi/3, 6脚输出为（vi/3） /10*15=vi/2；负的输入 信号经r34输入到lm318的反向端，lm318的3脚和2脚为虚地，电压为0, 输出信号为-vi/2o（2）基线恢

4、复器作用是保证单道分析器能在高计数率输入信号下，不因基线偏移而产牛明显的谱线移动。它由t3和t4和t|和t2组成，t3, t4是一个发射极公用一个电阻 r39的电流源，t, t2组成互补晶体管的怀特射极输岀器，具有很高的输入阻抗, 很低的输出阻抗和良好的线性，整个电路构成很深的肓流负反馈，因此静态工作 点很稳定。静态吋,t3导通电流约为247|ia,t4,t,t2的导通电流分别为100ga、 loopa、400|4ao当正向信号经c28加至ti基极吋，引起t2发射极电位降低，这 使t4导通电流增加而把t3截止，因此，c28通过射极输出器极高的输入阻抗充 电，正向输入信号结束时，c22开始放电，

5、而t基极电位下降至静态值稍下，使 t2发射极电位高于其静态电位，t4导通电流减小，t3又重新导通。t3的集电极 电流使c22很快放电，t|基极电位迅速恢复其静态值，因而，口发射极电位随即 恢复至基线。该基线恢复器输入阻抗高，传输系数十分接近于1,工作稳定，线 性好。(3) 参考电压运算器lm710电压比较器的参考电压，由两个参考电压运算放大器(lm3140)提 供。由两个串联的2dw7c稳压管并经十圈电位器w2提供阈值电压u, w4提 供道宽屯压au。u和au加至加法器和减法器的输入端，在加法器和减法器的 输出端即可分别获得上甄别和下甄别器的阈电压，开关心可实现道宽的对称或 非对称调节。设阈值

6、电位器w2中心抽头对地电压设为u,调道宽电位器w4中 心抽头对地电压设为au,由运算放大器原理，加法器九输出电压ul (u+ au) /2o因u和au木身为负值，所以ui对地电压实际为正。ui作为上甄别 器的阈屯压。在道宽非对称性调节的情况下，减法器a?是一个有1/2衰减的倒相器，其 输出电压u2=-t7/2,u2作为下甄别器的阈电压。道宽为uru2=-at/2o在道宽对称调节的情况下，减法器的倒相输入端加有电压u, jflj其同相输入 端加入电压au,这时减法器a?的输出电压u2=-(/-a(7)/2o此时道宽为u、- u2 =-(/+ a(7)+ -(/ +al/) =-al/2 2而在调

7、节道宽吋，u|和5的变化，大小相等，方向相反，于是保持了道中心始 终为l7/2。下阈十圈电位器和道宽十圈电位器调节1圈，对应电压调节为0.5vo由于 输入信号也通过输入衰减器也衰减了 1/2,所以十圈电位器调节到1圈时，阈值 电压ui和道宽电压对应为£/为0.5v,等效于对输入电压的阈值和道宽电压为 lvo(4) 甄别器(电压比较器)上、下甄别器均采用集成比较器lm710,加外部元件接成交流耦合施密特电 路。当输入脉冲幅度与阈电压相等时，输出电平产生跳变，跟随触发器的回差(电 压)由输出分压器决定，电路冋差约为50mv,输出为负脉冲。(5) 反符合门电路反符合门电路由双单稳态a5(7

8、4ls123)和4双输入与非门a6(74ls37)构成。 其屮a6的两个与非门c、d构成的rs触发器。静态时，成形电路的a“3端输出为低电平，a“2端输出为高电平，rs触发 器的a(”8端输出为高电平，az为低电平，ag输岀为高电平，a(”3输出为低电 平。（理论分析所得的输出情况）上阈（始终为咼）下阈a5-13a5-12 ag-8 （始终为咼） a6-3= a5.|3 与 ag_8图2输入信号在高于下阈、低于上阈的反符合电路各级上阈下阈-a5-13a5-12a"a6-3= a5-13（始终为低）图3输入信号在高于上阈的反符合电路各级的输出情况当下甄别器被触发而上甄别器未被触发时，a

9、w产生的负脉冲的上升沿将a5_2触发而使am端输岀为正脉冲，该正脉冲同时加到rs触发器的a"端和 单稳态触发器的a5-9端。在a5-9端输入正脉冲的下降沿时单稳态触发器被触发 而在a5j2端输出负脉冲。因此rs触发器的a6-8端输出为正脉冲，这样am 端输出的正脉冲和a6.8端输出的正脉冲经过两级与非门b、a后，a"输岀为 正脉冲，即最后产生一正的输出脉冲。各级波形如图2。当上、下甄别器均被触发时，上甄别器产生负脉冲的下降沿使rs触发器置 位，饥$端输岀负脉冲，随后上甄别器产生负脉冲的上升沿到来时，rs触发器不 发牛翻转仍然保持负脉冲。最后当下甄别器产牛负脉冲的上升沿到来时

10、，单稳态 触发器的端输出正脉冲，在该正脉冲下降沿吋刻，az端输出负脉冲，同吋 rs触发器的aw端跳变为正脉冲。ag端的正脉冲与az端正脉冲结束后的负脉 冲经过两级与非门b、a后，a6-3端输出为负脉冲，即最后没有输出信号，这样就 实现了当上、下甄别器均被触发时无输出信号，最终达到反符合的目的。各级的 输出情况如上图3所示。六设计成果寄运行结果用multisim说画出的电路图，如下所示:图4用multisim所画出的电路图voa"t" *g严a仿真结果如下：上甄别阈v上二9v,下甄别阈v下二6v 输入信号幅度为12v时（v>v），所得仿真结果如下图5所示。 输入信号幅度

11、为8v时（v下vvvv卜），所得仿真结果如下图6所zp o 输入信号幅度为4v(v<vr)吋，所得的仿真结果如下图7所示。傷示波器xsc1&41 >反向1保存 | ext triggerrt2-t1时间30.627 ms通直a通直b0.000v触发 边沿 电平 类型列冋 比例 |200 usa>vx位置|0 西加载|b/a|a/b|比例|2vvy位蛊|0ac| 0 |dc" q比例 |5 v/divy位置|0ac| ojdc* j rft t ik e 1 外部ll |o|v正弦丨标准自功)国图5 v=12v>v |时的输出情况图6 v下vv二8vvv

12、时的输出情况哆示波器-xsc1图7 v=4v<v f时的输出情况对输出结果的分析：从输出的结果可以看出，实验的结果与理论情况基本是相吻合的。基本满足了单道脉冲幅度分析器的理论原理，即：当输入的信号 幅度在两个上下阈之间的时候才有输出。在用软件画图的过程中，由于软件中没有实验所需的74ls123芯 片，在设计的过程中只能用了其他的芯片来代替，因此，电路的整个 功能受到了一些影响，很多点上的实际输出是与理论上不一致的，这 是需要解决的一个问题。七实验的心得以及体会做完这个设计性实验，让我加深了对单道脉冲幅度分析器的工作 原理及电路的理解，把书本上的理论知识与实践相结合，培养了我的 动手能力的

13、同时，也加强了我分析、认识问题的能力，加强了我面对 困难、克服困难、战胜困难的决心和勇气，增强了我的自信心，为以 后的研究生学习打下了牢固的基础。需要指出的是，在电路的设计过程中，先设计出了电路的框图， 然后再对电路的各个部分进行详细的设计。但是到了最后，用软件来 画电路图的时候，电路设计过程中用到的一些元件在软件中没有找 到，所以这些元件只能用具有相似或一部分功能的不同型号的同种元 件来代替，所以造成了在很多部分，一些节点上，实验的结果是与理 论分析不符合的，所以该设计性实验不能算是全部完成。由于个人能 力的有限，特别是所学知识的有限，不足以解决这些问题，故在设计 的最后还是留下了很多的问题以及在运行的过程中发现许多地方所 得的结果无