核电子学第7课前置放大器课件.ppt

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1、核电子学与核仪器作业讲解1.3请看课本第6-8页；1.5、1.7、1.11请看黑板。第二章关键点前置放大器的作用与分类作用：提高信噪比、减少外界干扰的影响、合理布局，便于调节和使用、实现阻抗转换和匹配分类：电压灵敏前置放大器、电荷灵敏前置放大器、电流灵敏前置放大器电荷灵敏前置放大器的特性变换增益、输出稳定性、输出噪声、输出脉冲上升时间及其稳定性、计数率效应第二章关键点电荷灵敏前置放大器的噪声分析串联噪声、并联噪声；a噪声、b噪声、c噪声电压灵敏前置放大器的结构与特点电流灵敏前置放大器的结构域特点本堂

2、课主要内容：一、概述1.1放大器在核测量系统中的作用1.2谱仪放大器的框图介绍1.3放大器基本参数及其测量方法1.4其它类型的一些放大器二、谱仪放大器的放大节2.1放大节的结构2.2分立元件构成的放大节电路介绍2.3集成运算放大器构成的放大节电路一、概述1.1放大器在核测量系统中的作用前置放大器输出的脉冲幅度和波形并不适合后面分析测量设备的要求。所以还需要进一步放大成形，在放大和成形的过程中必须严格保持探测器输出的有用信息。这样一个放大成形的任务就由放大器来完成。放大器在测量系统中的位置一、概述1.

3、1放大器在核测量系统中的作用放大器的输出信号要适应分析测量设备的要求，必须解决两个问题，一个是把小信号放大到需要的幅度；另一个是改造信号的形状。前置放大器输出波形通过RC微分电路后的波形一、概述1.2谱仪放大器介绍随着探测器的发展，对放大器的要求越来越高，往往要求放大器对总的能量分辨率的影响不超过万分之几，因此对放大器引起能量畸变的各种因素都要加以考虑。简单谱仪放大器原理框图一、概述1.2谱仪放大器介绍为提高信噪比，采用滤波成形电路，一般采用一次微分和三到四次积分滤波成形电路。在计数率高的时候，引入

4、堆积拒绝电路和基线恢复电路。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大倍数及其稳定性放大器的放大倍数取决于前置放大器输出幅值和后续分析测量设备所要求的信号大小。放大器的放大倍数稳定性是放大器在连续使用的时间内由于环境的变化，电源电压变化等因素导致放大器倍数的不稳定程度。其结果是使测量到的能谱产生畸变，实验误差增大。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大倍数及其稳定性提高放大倍数的稳定性最有效的方法是采用深度负反馈，负反馈愈深，即AoF愈大，放大倍数的稳定性越好。对于谱仪放大器的放大倍数定义为

5、：用阶跃电压或上升时间足够小，宽度足够宽的矩形脉冲作为输入信号，在一定的成形电路时间常数条件下，输出脉冲和输入脉冲幅度之比。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的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。在谱仪中的放大器，对线性要求特别高，应保证在允许的信号幅度范围内，对于不同输入信号幅度，放大倍数应保持不变。但实际上，在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。当这个变化超过允许的数值时，就会给能谱测量带来不允许的畸变。一、

6、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的线性理想的反放大器幅度特性是一条通过原点的直线。实际上放大器总是存在着非线性。通常把非线性分为积分非线性与微分非线性。积分非线性（INL）定义：一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的线性微分非线性（DNL）：微分非线性给出放大器在不同的输出幅度时放大倍数的变化。由于存在微分非线性，会使能谱产生畸变。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的线性产生非线性的原因是放大器中所用的器件（如晶体管和运算放大器等）的参数随着工作电流或电压变化而变化，

7、从而使放大倍数也随着变化。改善放大器线性的方法，可以简单的归结为：（1）合理选择工作点，在输入信号作用下尽可能减少工作电流的变化；（2）采用负反馈方法，它可以使放大器非线性减少到原来的1/(1+AoF)。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的噪声和信噪比放大器输出信息中，总是由信号、噪声和干扰组成。干扰信号是外部的，可以通过各种方法减少到最小。对于噪声是由前置放大器噪声和放大器输入端自身的噪声所决定的。通常考虑放大器输入端的噪声只要比前置放大器输出端的噪声小一个数量级就能满足条件。在具体使

8、用放大器时还应考虑信噪比，由于核辐射探测器输出信号较小，噪声叠加在有用信号上，会使能量分辨率变坏，因此如何提高信噪比就成为重要问题。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的幅度过载特性放大器工作有一个线性范围，当超出线性范围时，就要产生两种情况：超过线性范围较小时，放大器还能正常工作；当超出线性范围很大时放大器在一段时间内就不能正常工作。这种现象就称为放大器的幅度过载，不能正常工作的时间就称为放大器的死时间。一、概述1.3放大器的基本参量及测量方法放大器的幅度