脉冲放大器(主放大器)资料讲解.ppt

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1、脉冲放大器(主放大器)堆积信号很难进行放大，因为信号很容易使放大器阻塞而失去放大功能，而且后面分析测量设备也无法进行正常的分析及处理vo(t)tvo(t)tCRv(t)ttv(t)电荷灵敏前放的输出信号放大器的输入信号（即前置放大器的输出信号）有一个缓慢衰减的后沿（一般为50s），微分后信号将具有一个与输入信号相同大时间常数的尾部。如果输入信号幅度超过正常范围上百倍、上千倍，过大的尾部使放大器长时间进入非线性区（幅度过载，放大器的阻塞）。从过载输出信号产生时刻起到其基线恢复到零的时间称为过载信号基线恢复时间。放大器发生过载要经过相

2、当长的时间才能恢复。去除下冲，极零相消谱仪放大器的功能主要功能是放大和成形。放大：将前置放大器的输出信号进一步放大，以便于后面的电路对其进行处理和分析。成形：将前置放大器的输出信号成形为一定形状，既满足后续分析测量设备的要求，有利于高计数率下工作，并可以进一步提高信噪比。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。谱仪放大器的放大环节放大节通常由高增益的运算放大器和一个反馈网络组成，通常采用负反馈方法。不采用一个大的放大单元而采用若干放大节串接的原因：谱仪放大器除了放大信号之外还要完成滤波成形

3、的功能，需要若干级微分和积分电路，这些电路之间一般要求有隔离节；同时由于一个大的放大单元内，加以深度负反馈时很容易引起自激振荡。运算放大器可以由分立元件组成，随着集成电路技术的发展，集成运算放大器在带宽、转换速率、负载等方面的性能的提高，可以用来作为核电子学仪器中的放大节，使电路设计得到简化。粗调细调核电子学中对放大节电路的要求一般的集成运放是无法满足核电子学的要求的，必须对集成运放提出一些要求：上升速率：谱仪放大器的放大节要有快的上升速率；相位补偿：负反馈电路，在频率变化时会产生附加的相移，可能产生自激振荡。必须进行相位补偿。相位

4、补偿电路集成运放放大节举例（一）退耦电路输出限幅集成运放放大节举例（二）相位补偿匹配电阻T1、T2为输出级提供正负电源集成运放构成的放大节电路特点（重点）负反馈快的上升时间相位补偿谱仪放大器的滤波成形滤波：为了提高信噪比，在频域中滤去不想要的某些频率。成形：在时域中将信号成形为某种形状。主要任务：使输出信号的形状满足后续分析测量设备的要求抑制系统的噪声，使系统信噪比最佳成形电路的要求1)系统应是线性的。2)成形电路宽度尽量窄，减小信号堆积。3)要求产生无下冲单极性信号，避免过大信号下冲使放大器进入非线性区。4)成形脉冲顶部比较平坦，

5、以免探测器收集时间变化对能量分辨率产生影响。同时适合于接幅度分析器。5)成形电路尽可能简单，时间常数或脉冲宽度可以调节。6)时间测量中，要求信号成形电路能提供精确的时间信息，电路与能量谱仪中有所不同。理论分析表明，当电荷灵敏前置放大器输出的阶跃脉冲信号被成形为无限宽尖顶脉冲时，可以达到最佳信噪比。-----最佳滤波原理谱仪放大器中滤波成形电路的最终目的就是把电荷灵敏前置放大器输出的阶跃脉冲成形为准高斯型脉冲，即可得到较好的信噪比，顶部还保持一定的宽度，能满足后续分析测量电路的要求。脉冲成形电路简介无源阻容滤波成形有源滤波成形无源阻容

6、滤波成形CR-(RC)m滤波成形电路R1=R2=….=Rm+1=R，C1=C2=….=Cm+1=C起隔离作用，减小滤波成形电路之间的相互影响最佳滤波原理：RC时间常数相同时信噪比最佳。A=1A=1C1R2R3Rm+1vo(t)Qvi(t)R1C2C3Cm+1CfA=1传递函数为那么CR-(RC)m滤波成形电路的输出信号为由拉氏变换输入为阶跃电压时，输出为单极性脉冲；随着m的增加，脉冲幅度变小，峰位后移，脉冲宽度增加，且峰两边趋于对称。从信噪比和实际应用来考虑，m=4时所成的准高斯波形已可以满足实际的需要。有源滤波成形将滤波网络接在起

7、隔离作用的放大器的反馈网络中，则构成有源滤波器。假设放大器具有理想的特性：输入阻抗无限大输出阻抗为0开环增益无穷大且与频率无关。结论：将(a)与无源阻容滤波成形电路相比，一次无源积分和一次有源积分，相当于两次无源积分。这样可以将积分电路接到滤波器各级之间的隔离放大器的反馈回路中做成有源滤波器。有源滤波成形电路（一），H(s)有一对极点：有源滤波成形电路（二）当=2时，p1,2为两相等负实数极点；当>2时，p1,2为两不相等负实数极点；相当于两次无源积分当<2时，p1,2为一对共轭复数极点p1,2=-aj0，则其中则通过拉氏

8、变换得到时域中的冲击响应为结论：从图可以看出，h(t)的峰值两侧比较对称，后沿较快地恢复到基线。因此，在系统中设置复数极点比较容易获得前后较对称的准高斯波形。下面将指出，只要共轭复数极点和负实数极点配合得当，就可以获得无下冲的单极性波