核儀器概論教學課件ppt譜儀放大器與多道脈沖分析系統(tǒng)(已修改)
2024-12-20 10:17 本頁面
【正文】 1 核儀器概論 2 五、 譜儀放大器 濾波和成形 濾波和成形的必要性 介紹幾種常用的濾波成形電路原理 （ 1） CRRC脈沖成形 ① 、 成形原理 7 τ1 τviCDRDτ = RDCD= RICIvoCIRI 峰值衰減 返回到基線的時間常數(shù) 主要由 CDRD決定 。 下沖 衰減 再返回到基線的時間常數(shù)主要由 前放輸出 脈沖的 衰減時間常數(shù) 決定。 3 前放輸出信號經(jīng) CR－ RC濾波成形后： a、 保留了輸入信號中的有用信息 （即 VOM與 Q成正比）。 OMfQVeC??b、 基本形狀變窄 了。 (e≈ ) c、電路有高低通的濾波作用，可有效的 抑制 來自 前放的信號中的 噪聲 ，提高信噪比。 4 ◇ 硅帶電粒子 探測器， τ 約為 － 1μ S。 鍺和 Si（ Li） 探測器， τ 一般 約為 在 6－ 20μ S。 這樣長的時間常數(shù)對整個譜儀允許接受的最高計數(shù)率下降。因此有時會采用小一些的時間常數(shù)， 犧牲信噪比 性能以適應更 高的計數(shù)率 要求。 ◇ 可用于 閃爍探測器 ， τ 應被選擇成 至少為 3倍 的閃爍體的衰減時間常數(shù) 。 5 下面分析，將 CRRC濾波成形用于 硅或鍺 探測器的譜儀中時，成形時間常數(shù) τ 如何選取 ？ 在硅和鍺探測器中，由于探測器本身噪聲很小，因此前放的電子學噪聲對整個測量系統(tǒng)的能量分辨率有顯著的影響。此時，需 精心選擇放大器的成形時間常數(shù)可將這種噪聲最小化 。下面說明在此情況下，成形時間常數(shù)的選取辦法。 6 22241()3a mfkg CTd V dC ?? ???2221 4 1{ [ 2 ( ) ] }2 //b D g D f fkTd V e I I dR R C ???? ? ? ? ?? ?()D A S fC C C C C? ? ? ? ?(k：波爾茲曼常數(shù)。 T：絕對溫度 ) 2adV 2bdVOVfRfCiCiiA? 主放 H (ω) a2 b2 7 下圖中，細實線 a、 b和 a十 b分別表示前放輸出（即主放輸入）的 a噪聲、 b噪聲及兩者之和 。 經(jīng)推導，后接 CRRC濾波器的頻率響應 H(ω )為： 2() ( 1 )jHj?????? ?（如圖中黑實線或虛線） ab()H ?()H ? ()H ?1?12? ?ab?08 分析上式： τ 增大時，同樣 |H(ω )|值對應的ω 減少，即 H(ω )的頻帶變窄，曲線向低頻方向壓縮。此時，輸出噪聲中的 a噪聲將減小， b噪聲將增大。而相反當 τ 減小時， H(ω )的頻帶變寬，曲線向高頻方向伸展，但形狀和高度不變。此時，輸出噪聲中的 a噪聲將增加， b噪聲將減小。因而濾波器的時間常數(shù) τ 可能有最佳值 τ opt。在 τ ＝τ opt時， 總噪聲可取得最小值。 τ opt被稱作為“ 最佳時間常數(shù) ” 。 9 對于 硅帶電粒子 探測器，噪聲轉(zhuǎn)角時間通常在－ 1μ S范圍內(nèi)。 對 鍺和 Si（ Li） 探測器 一般在 6－ 20μ S范圍內(nèi)。 理論推導可知：在 CR－ RC濾波成形電路中，當選擇 τ ＝ a/b 時，總噪聲可取得最小值。 因此， CR－ RC濾波成形電路的最佳時間常數(shù)τ opt＝ a/b ＝ τ c， τ c被稱作為 “ 噪聲轉(zhuǎn)角時間 ” 。 10 ② 極零相消 前面講述的簡單的 CR－ RC電路中 ，被放大的脈沖信號有
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