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1、第六章第六章 线性放大与非线性放大与非线性时变处理线性时变处理内容提要n概述n放大处理n线性放大（脉冲放大）n弱电流放大 （直流放大）n非线性时变处理n峰展宽n模拟展宽器n逻辑展宽器n基线恢复n原理、实用电路、对信噪比的影响n堆积判弃n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n常见情况n脉冲放大器：n粒子能谱分析(幅度分析)、“谱仪”n单个粒子的行为n又称“线性放大器”或“谱仪放大器”n弱电流放大：n射线强度分析n大量粒子的集体效应二 放大处理1 脉冲放大器n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）n用于对前置放大器的输出
2、信号加以放大和滤波成形n微分网络：通常是带有极零相消的CR微分网络n有两方面的作用n积分网络：无源或有源（可兼具放大作用）n放大、微分、积分前后位置的影响n计数率n微分应在前端，防止信号堆积电压过高而超出线性范围n噪声n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n性能：应有良好的线性和增益稳定性增益及稳定性：n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n关键是输入级，要噪声小、匹配n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：n主要决定于滤波成形网络n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
3、器 测量对象是10-710-15 A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：10-1410-15 An灵敏度：高阻Rf（输入电阻Ri 的影响）n响应时间：5=5RfCf (负反馈的作用)动电容式：10-1610-17 A n解决直流漂移问题n直流-调制-交流信号-测量-解调 I-f变换：10-1210-13 An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n能谱分析 脉冲幅度n峰展宽器：用于把信号的峰顶展宽（也称峰值保持、峰位检测）n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
4、路三 峰展宽1 模拟展宽器电路(右图)n非线性、时变技术指标：n零点及其稳定性n下垂速率n转换速率和稳定时间n线性及增益稳定性（运放）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n原理：类似于数字电路的单稳态触发器，但可连续展宽。n监察周期：3 采样-保持n适用于波形采样n缓变信号、定时采样n而模拟展宽器只保持峰值，而无波形信息。四 基线恢复引言n探测器输出前放滤波成形主放脉冲信号n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n基线恢复器
5、的作用n消除基线偏移和涨落，改善能量分辨率四 基线恢复1 原理n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n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n条件：nRC2tw时信号间隔2tw时四 基线恢复2 实用电路CDD基线恢复器n输出波形 ii)双极性信号n恢复能力n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
6、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n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）。n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。n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。nP228五 堆积判弃引言n尾堆积 基线偏移 基线恢复器n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n死时间n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。n死时间校正n在死时间内的信号不被记录，测量系统就不应将死时间记入测量时间，因此，在计算计数率时需要校正。n输入信号计数率不宜超过1/tWn通常取Tip =tW（只要满足 都能正常工作）课后作业6.1 简述主要的弱电流测量方法及其能达到的灵敏度。6.2 简述峰展宽器、基线恢复器和堆积判弃的概念、意义或作用。
