核辐射探测器与核电子学6前置放大器

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1、前置放大器赖万昌教授2006年春1教材与参考书：1.《核电子学》（上、下册）王经瑾，原子能出版社，1983年2.《核电子技术原理》王芝英，原子能出版社，1989年3.《晶体管低噪声电路》方志豪，国防工业出版社，1984年4.《低噪声电子设计》尤忠琪译，国防工业出版社，1977年5.《多道脉冲分析系统原理》屈建石，原子能版社，1987年26前置放大器主要内容：(1)各种信号处理电路；(2)有关技术指标及其测量技术。要求掌握：(1)电荷灵敏前置放大器(2)电压灵敏前置放大器预备知识：场效应管及晶体管放大电路(共射极、共基极电路)、互补放大器、运算放大器。3第四章核电子学信

2、号处理概述第一节信号处理的基本要求信号处理电路的基本任务4第一节信号处理的基本要求信号处理电路的基本任务：收集探则器输出的电荷——前置放大器(第五章)放大信号，便于测量——主放大器(第六、七章)时间控制——(第八章)信号判别——甄别电路(第九、十章)幅度分析——模数变换(第十一章)5第二节线性系统的一般特性一、定义：特性参数保持恒定、不随时间和信号幅度变化的系统，称为线性系统(狭义的)。输出与输入之间永远保持线性关系的系统(广义的)。6第二节线性系统的一般特性二、指标积分非线性——实际值与拟合值的最大偏差。微分非线性——实际斜率与平均效率的最大偏差。稳定性——增益稳定

3、性、零点稳定性。时间特性——响应速度(信号建立时间，10-9～10-7s)、处理速度(处理一个信号所需要的时间，10-6～10-5s)7二、指标积分非线性(INL)——Integralnonlinearity用来描述实际传输特性(虚线)和理想直线的差别。是和最佳拟合直线比较，取垂直方向的最大相对偏差表示。一般要求INL＜±0.1％；高要求INL＜±0.01％。8二、指标微分非线性(DNL)——Differentialnonlinearity用来描述传输曲线的增益(斜率)变化。定义为最大增益与平均增益的相对差。微分非线性影响输出信息(y)密度分布(△n/△y，即单位y内

4、的信号数)的均匀性。斜率小的地方密集更多的信息。在能谱测量中，微分非线性将使谱形畸变，影响能量分辨率，但总计数不变。9二、指标微分非线性10增益稳定性定义为：增益稳定性使能谱沿y轴(能量轴)作伸缩性变化。二、指标稳定性——在线性系统中指的是增益稳定性、零点稳定性。11零点稳定性——零点的变化直接反应到输出量的变化。定义为：零点稳定性使能谱沿y轴(能量轴)左右平行移动。二、指标稳定性12二、指标稳定性不稳定性产生的原因：温度变化——在一定环境温度范围内，增益稳定性常表示为温度每变化1℃增益变化的百分数，零点稳定性常表示为温度每变化1℃零点的变化量(绝对值)。电源变化——

5、电网供电电压变化时(例如变化±10％)，以增益变化的百分数和零点的变化量来表示。长时间工作——环境温度和电网电压不变时，信号处理设备连续工作24小时或持干天，增益变化的百分数和零点的变化量。信号计数率变化——在信号计数率增高时，由于堆积效应，使信号的峰部互相重叠，或使基线偏移和涨落。13二、指标时间特性响应速度——即设备能处理什么量级的时间信息。对于现代的核电子学来说，处现微秒级的是慢速的，处理毫微秒级的是快速的，通常为10-9～10-7s。处理速度——每处理一个信号所需要的时间。不同的设备差异很大，通常为10-6～10-5s。14第三节滑移信号发生器(Sliding

6、pulsegenerator)一种用来产生白谱(Whitespectrum)脉冲信号的信号发生器。白谱脉冲信号——脉冲幅度分布密度为常数的信号，即在各种幅度V处信号的分布密度dn/dV等于常数。用幅度分析系统测得的白谱幅度谱N＝f(m)，其连线是一条水平线。但如果幅度分析系统幅度分类不均匀，会在道宽大的道上得到的计数偏多，道宽窄的道的计数就会偏少。15第三节滑移信号发生器(Slidingpulser)工作原理与输出波形电压滑移速率幅度分布密度T：斜坡电压的周期；f：脉冲信号的频率；Vo：斜坡电压的幅度。16第四节信号处理设备的插件化和标准化标准机架——1950年，电子

7、管NIM标准(国际核仪器标准)——1964年，晶体管CAMAC标准(国际仪器标准)——1969年NIM——NuclearInstrumentModuleCAMAC——ComputerAidedMeasurementandControl使用时注意电源及信号标准。17第五章前置放大器第一节概述一、前置放大器的作用信号处理电路的基本任务第一、提高系统的信噪比。第二、减小信号经电缆传送时外界干扰的影响。18第五章前置放大器第一节概述二、前置放大器的分类第一、电压灵敏前置放大器19第五章前置放大器第一节概述二、前置放大器的分类第二、电荷灵敏前置放大器20第五章