谱仪放大器的基本结构

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1、谱仪放大器的基本机构侯克斌核资源与核勘查2007.11.2目录概述谱仪放大器放大节滤波成形网络极零相消微分网络堆积判弃电路一概述测量核辐射用的脉冲放大器常分为前置放大器和主放大器谱仪大器：用来进行脉冲幅度分析，即射线能量分析的主放大器称为谱仪放大器；因为输入信号与输出信号呈线性关系又称线性脉冲放大器或线性放大器；作用：对前置放大器输出信号进行放大、滤波成形；构成：通用谱仪放大器一般包括放大电路、滤波成形电路、堆积判弃电路、定时信号输出电路、基线恢复器等放大器基本参量增益（放大倍数）及稳定性:输入阶越电压或足够宽的矩形脉冲电压时,输出脉冲幅度与

2、输入脉冲幅度之比；在能谱测量中，如果放大器的增益不稳定，则输出的信号幅度随之变化，能量分辨率将变坏；线性：放大器的线性是指放大器的输入信号幅度和输出信号幅度之间的线性程度。谱仪放大器在实际工作所规定的信号幅度范围内还是随着输入信号或者输出信号幅度变化而有一个微小的变化。当这个变化超出所允许的数值时，就会给能谱测量带来了不允许的畸变。“线性”在谱仪放大器中是个很重要的指标。放大器基本参量噪声及信号噪声比:放大器输出的信息中，总是由信号、噪声和干扰组成。噪声是由于前置放大器输出噪声和放大器输入端自身的噪声所决定。通常考虑放大器输入端的噪声比前置放

3、大器输出端的噪声小一个量级就能满足要求。幅度过载特性：放大器工作有一个线性范围，当超出线性范围很大时，放大器在一段时间内不能恢复正常工作，在这段时间内低能的射线信号就不能被正常放大，从而使测量差生误差，这种现象就称为放大器的幅度过载也称为放大器的阻塞。放大器基本参量计数率过载特性：当计数率比较高时所引起的脉冲幅度分布的畸变称为放大器的计数率过载。谱仪放大器的计数率特性主要取决于它的滤波器的响应时间，由滤波器成形的信号越宽，堆积的可能性越大。上升时间：探测器输出的信号通常有快的前沿和缓慢的下降后沿，上升时间主要对信号的前沿而言。放大器的上升时间

4、过大会使信号产生畸变，结果使信号幅度变小了。如果放大器上升的时间非常小也带来了一些不利因素，一则电路变得很复杂，二则增加了电路本身的噪声，因此需要个合理的取舍。放大器基本参量输入阻抗核输出阻抗：放大器的输入阻抗大小的要求取决于信号源的内阻大小，而放大器的的输出阻抗则取决于后续电路的要求。通常放大器的输出阻抗小一些好，以便能适应在不同负载情况下工作。与输出电缆匹配相使用，输出阻抗一般为50欧姆大小。谱仪放大器的电路组成谱仪放大器放大电路波形成形电路其他辅助电路堆积判弃电路基线回复电路定时信号输出电路主要单元是几个放大节组成：运算放大器反馈网络谱

5、仪放大器方框图一谱仪放大器放大节定义：一个谱仪放大器一般由若干个负反馈放大单元串接组成，每个放大单元称为一个放大节。放大节组成：通常是由一个高增益的运算放大器（由分立元件或者集成电路组成）和一个反馈网络组成。实际上放大器很多指标在很大程度上取决于单元放大节的指标的优劣。一谱仪放大器放大节放大节在频带上的要求：内部参数不会影响滤波器的时间参数。由于一个放大节内总是直流耦合，因而不会影响微分和积分时间常数，但是如果高频特性较差，也就是说上升时间较大时，相当于加一个RC积分电路，这就使滤波器的时间参数受放大节内部性能的影响，这样会难于调节时间常数，

6、也易引起滤波性能不稳定。为了避免这种情况发生，要求整体放大器总的上升时间不大于0.1ms。如果谱仪放大器由几节组成，则每节上升时间应小于us，相当于带宽为10MHZ。对每节开环增益要求在100倍以上，闭环增益在5～10倍，稳定性优于0.1%。FH1002A谱仪放大器输入节二滤波成形电路谱仪放大器基本上由放大节和滤波成形电路。滤波成形电路主要任务是：抑制系统的噪声，使系统信噪比最佳；使信号的形状满足后续分析测量设备的要求。对滤波成形电路的要求可以简单归结如下：通过滤波成形后要求输入和输出严格保持线性关系；尽可能提高放大器的信噪比；减小输入脉冲宽

7、度，减小堆积和基线的变化，提高电路的计数率响应；成形后的最后输出波形应适合后续电路的要求；滤波成形电路应该尽可能简单，参数可以调节，以达到最佳效果；三极零相消微分网络极零相消原理：电荷灵敏放大器由于反馈回路泄放电阻的存在，输出信号形状不是阶跃信号而是指数衰减形状，即其中，大约在毫秒量级，用CR高通电路进行微分其中，此为双极性脉冲，可以求得过零时间为达到负峰值时间为负峰值与正峰值之比为下冲的后沿部分可以用来表示，尽管其值很小，但是尾部拖得很长。会带来幅度过载问题。为了避免这种大幅度过载效应，需设法不产生长尾部的下冲，这就不能用简单的高通电路来对

8、电荷灵敏放大器输出信号进行微分，需要选择一个电路，保证微分之后输出为单极性信号。三极零相消微分网络三极零相消微分网络极零相消具体实现方法其中调节使，可以得到成为单极