《核电子学》习题解答

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1、第一章1.1核电子学与一般电子学的不同在哪里？以核探测器输出信号的特点来说明。在核辐射测量中，最基本的特点是它的统计特性、非周期性、非等值性，核电子学分析这种信号，经处理得到有用的信息。1.4当探测器输出等效电流源时，求此电流脉冲在探测器输出回路上的输出波形并讨论R0C0<<τ的情况。V0(s)=I0(s)·[R0∥(1/sc)]=I0[1/(s+1/τ)]·[R0(1/sc0)/(R0+(1/sc0))=(I0/c0)·{1/[(s+1/τ)(s+1/R0c0)]}∴当R0c0<<τ时，τ－R

2、0c0≈τ∴1.5如图，设，求输出电压V(t)。1.6表示系统的噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压是否就是等效噪声电压？为什么？ENVENCENNENEη(FWHM)NE不是1.7设探测器反向漏电流ID=10-8A，后级电路频宽为1MHz,计算散粒噪声相应的方根值和相对于ID的比值。==1.8试计算常温下（设T=300K）5MΩ电阻上相应的均方根噪声电压值（同样设频宽为1MHz），并与1MHz能量在20pF电容上的输出幅值作比较。∵∴1.9U求单个矩形脉冲f（t）通过低通滤波器

3、，RC=T，RC=5T，及RC=T/5，时的波形及频谱。t1.10电路中，若输入电压信号Vi（t）=δ（t），求输出电压信号V0（t），并画出波形图，其中A=1为隔离用。1.12设一系统的噪声功率谱密度为，当此噪声通过下图电路后，求A点与B点的噪声功率谱密度与噪声均方值。对A点：噪声均方值：对B点：噪声均方值：第二章2.1电荷灵敏前置放大器比电压灵敏前置放大器有什么优点？为什么把反馈电容称为积分电容，作用是什么？优点：VOM稳定性高，能用高能量分辨能谱系统Cf起积分作用，当A很大时，2.2试对下

4、图典型的电荷灵敏前置放大器电路在输入冲击电流I(t)=Q·δ(t)时，（1）求Vo(t)的一般表达式（2）当Cf=1pF,Rf=109Ω时，画出大致波形并与Rf→∞时作比较。（1）（2）RfCf=109×10-12=10-3(S)V(t)-Q/Cft∞10-32.4一个低噪声场效应管放大器，输入等效电容Ci=10pF，输入电阻Ri=1MΩ，栅极电流IG=0.1μA，跨导gm=1mA/V，Cgs<

5、灵敏前置放大器，（1）画出简化框图（2）分别计算电荷和能量变换增益；（ω=3.6ev/电子空穴对，e=1.6×10-19库仑）（3）估算电路的开环增益（gm=5mA/V,A3=0.98）（4）估算该前放的上升时间（Ca=5pF,Ci=5pF）（2）ACQ=1/Cf=1×1012V/CACE=e/(Cfω)=44.4mv/Mev（3）A0=gmR6/(1-A3)=3000（4）tr0=2.2RaCa/(1+A0F0)=2.2Ca(Ci+Cf)/gmCf=13.2ns2.7讨论电荷灵敏、电压灵敏、电

6、流灵敏三种前置放大器的特性，各适于哪方面的应用，为什么？电流灵敏前放输出快，对输出电流信号直接放大，常用作快放大器，但相对噪声较大，主要适用于时间测量系统。电荷灵敏前放和电压灵敏前放用于能谱测量系统，电荷灵敏前放比电压灵敏前放输出电压稳定性高，可用在能量分辨率较高的系统。第三章3.1试论述放大器在核物理实验中的作用，对各个性能指标应如何协调考虑？放大器在核物理实验中主要有放大和成形作用。，且必须保持探测器输出的有用信息。对各个性能指标应从能量测量和时间测量分别考虑。3.2谱仪放大器的幅度过载特性

7、含义是什么？计数率过载含义是什么？二者引起的后果有何区别？幅度过载：信号超出线性范围很大时，放大器一段时间不能正常工作，后果：不能工作的死时间存在计数率：放大器中由于计数率过高引起脉冲幅度分布畸变后果：峰偏移和展宽3.3试说明能否通过反馈来减少干扰和噪声对放大器的影响？用什么方法可以减少干扰和噪声对放大器的影响？不能。用同向接法。用双芯同轴电缆把信号送到差分放大器。3.4试分析和讨论下面两个谱仪放大节电路，指出在电路中采取了什么措施，目的是什么？a：T1共射极放大，T3,T4两级共集电极放大恒流

8、源作负载，10μ自举电容，电压并联负反馈。b：T1共基，T2共射，T3共集，T4，T5互补复合跟随器。1μ自举电容，电压并联负反馈。3.5极零相消电路和微分电路有什么区别？如何协调图示的参数，使它能达到极零相消的目的？不同之处，极零相消使时间常数变小，指数衰减信号通过微分电路会产生下冲。故“极”“零”相消，即s+1/t与s+1/t2相消，所以当τ=τ2时满足，即τ=R2C.3.6有源积分滤波器与无源积分滤波器相比有什么优点？门控积分滤波器有什么特点？优点：有源滤波器更接近于理想的微分和积分特性，