可程控核能譜信號放大器設計

摘要：為了提高能譜測量系統中放大成形部分的靈活性，采用單片機控制DAC與一級放大結合的方法，研制一種放大倍數可程控的核能譜信號放大器，使其能同時(shí)適用于X熒光儀，伽瑪譜儀等核能譜測量?jì)x器，實(shí)現0～100倍程控放大。試驗測試結果表明，設計電路完全達到設計指標要求。
關(guān)鍵詞：核能譜信號；程控放大；濾波成形；DAC

0 引言
核能譜放大器是能譜測量系統的重要組成部分，其性能直接影響整個(gè)能譜測量系統的分辨率。本文對傳統的核能譜信號放大器的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)：傳統的核信號處理儀器放大倍數固定、不能靈活地變換信號放大倍數，放大電路都是針對具體的探測器設計，不具有通用性，本設計針對這一問(wèn)題應用一級固定放大倍數電路結合DAC轉換實(shí)現單片機可程控放大倍數，使核能譜信號放大器的放大倍數靈活變換，用戶(hù)可根據需求自行設置處理；本設計采用高速的12位DAC芯片設計方案，使系統具有高集成度、低功耗等特點(diǎn)，提高了核信號處理時(shí)脈沖的通過(guò)率，實(shí)現了準確地對處理后信號進(jìn)行程控放大，提升了儀器性能。
基于譜儀放大器的改進(jìn)空間，本文設計研制一種通用的、放大倍數可程控的核能譜信號放大器，使其能同時(shí)適用于X熒光儀，伽瑪譜儀等核能譜測量?jì)x器，具有通用性。該放大器如進(jìn)一步融合信號采集(A／D轉換)技術(shù)和數字信號處理(DSP)技術(shù)可構成一個(gè)功能完備的核能譜信號處理系統。

1 電路基本組成
該電路主要包括濾波成形，程控放大，基線(xiàn)消除等三部分。其中濾波成形電路包括極零相消，四級巴特沃斯濾波電路，極性選擇電路；程控放大電路包括一級20倍放大和12位DAC程控放大電路；基線(xiàn)消除電路包括去除直流電路，反相電路及電壓跟隨電路，結構框圖如圖1所示。

2 單元電路原理分析
2．1 極零相消
信號輸入端接入極零相消電路可以消除對探頭信號進(jìn)行微分時(shí)所引起的下?lián)?，使脈沖單調地回到基線(xiàn)，它改善了計數率過(guò)載和脈沖幅度疊加的效應，適用于高分辨率和高計數率的譜儀系統。圖2為設計電路及實(shí)驗測試信號圖。