可程控核能譜信號放大器原理分析

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)。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。

　　2.2 濾波成形

　　電路采用兩個(gè)二階巴特沃斯濾波電路級聯(lián)成四階巴特沃斯濾波電路。用運算放大器設計的二階低通Butterworth濾波電路，直接采用頻域分析方法得到：

　　式中：k相當于同相放大器的電壓放大倍數，叫做濾波器的通帶增益;Q為品質(zhì)因數;ω0為特征角頻率。圖3為濾波成形部分電路設計原理圖，圖4為實(shí)驗測試結果。