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基于LPC2134的多道脈沖 幅度分析器設計
作者：
時(shí)間：2009-12-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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主放大器應放在前置放大電路和甄別電路之間，但需要增益調節來(lái)補償核輻射探測器輸出脈沖幅度的變化。由于探測器輸出的脈沖信號幅度比較小(為幾十毫伏至幾百毫伏)，脈沖寬度比較窄，因此。為了能進(jìn)行信號幅度分析，實(shí)現能譜測量，通常需要用脈沖線(xiàn)性放大器將脈沖信號進(jìn)行幅度的線(xiàn)性放大與脈沖成形。針對脈沖特點(diǎn)，要求放大器具有以下技術(shù)指標特性：
首先是放大倍數應按放大器的輸入脈沖幅度和所要求的輸出幅度來(lái)確定。因為前放輸出的電脈沖信號幅度一般可以調至幾百毫伏左右，而放大器輸出脈沖幅度在1～5V范圍內，所以其放大倍數應在10倍左右，考慮到前置放大器輸出的信號幅度有差異，其放大倍數應可調試。
其次是放大器的頻帶寬度。由于前放輸出的脈沖寬度會(huì )受有關(guān)電路影響，一般為幾個(gè)μs，因此，要求放大器的頻帶寬度為1～2MHz。
第三是放大器的噪聲?？紤]到來(lái)自前放的信號幅度比較小，要求選用的放大器的輸入噪聲應盡可能的小。一般地，選用低噪聲的運算放大器組件可以有效減少電路內部固有的噪聲。
另外，諸如放大器的輸入阻抗、抗計數過(guò)載、放大器的穩定性、功耗等，在電路設計和調試時(shí)也應予以考慮。由于α脈沖信號通過(guò)整形后大概有1~2個(gè)微秒的脈沖寬，γ脈沖信號通過(guò)整形后大概有3～5個(gè)微秒的脈沖寬，所以，在選用運算放大器時(shí)，要考慮到運放的轉換速度。本系統的運算放大器選用CA3140，該器件具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗小、溫漂小等特點(diǎn)。
2．2 峰值檢測電路
峰值檢測電路由甄別電路和控制電路兩部分構成，甄別電路的作用是檢測信號時(shí)序，控制電路則根據甄別電路的時(shí)序對模擬開(kāi)關(guān)、ADC轉換進(jìn)行控制。控制電路必須跟甄別電路的時(shí)序嚴格結合在一起，才能完成峰值檢測任務(wù)。
由于核輻射探測器輸出的脈沖信號幅度和入射粒子的能量成正比，因此，測量這些脈沖的幅度，就可以知道輻射的能量?？梢?jiàn)，脈沖幅度測量技術(shù)在核能譜測量中是一個(gè)重要的問(wèn)題。甄別電路需要解決三個(gè)與信號相關(guān)的信息：一是超過(guò)閾值信號的信息；二是過(guò)峰時(shí)間信息，即啟動(dòng)ADC轉換的時(shí)間信息；三是ADC完成轉換的時(shí)間信息。甄別電路中也存在三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，研究中要予以注意：
首先，由于放大器輸出的α和γ射線(xiàn)脈沖寬度比較窄(約1μs到5μs)，而本系統選用的ADC轉換速度為10μs，所以，要對脈沖信號峰值進(jìn)行峰值展寬。采樣保持電路要求采樣速度快，以使保持時(shí)間能達到ADC采樣時(shí)間指標。
其次，由于脈沖信號的隨機性，為了防止信號來(lái)的過(guò)密而引起漏計，本系統采用10μs轉換速度的ADC，所以，從理論上分析，如果兩個(gè)信號相隔10μs內，則會(huì )引起漏計。而由于CPU處理速度等問(wèn)題的存在，實(shí)際上，這個(gè)時(shí)間間隔可能長(cháng)3～10倍，即在30～100μs之間(根據CPU處理速度及代碼量而定)，甚至更多，也就是說(shuō)，實(shí)際信號出現這種情況的幾率很少，所以，可以忽略這個(gè)問(wèn)題。
另外，還要解決信號過(guò)密而引起的幅度信號錯誤紀錄，而高能區的信號也可能被誤計為低能區的信號，容易引起低能計數偏大而高能計數偏小的問(wèn)題。
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