【正文】 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 1 第四章 脈沖幅度分析 核數(shù)據(jù)及分析 ?脈沖計數(shù) ?脈沖幅度分析 √ ?脈沖信號時間分析 ?脈沖波形甄別 167。 1 脈沖幅度甄別器 167。 2 單道脈沖幅度分析器 167。 3 模數(shù)變換器 (ADC) SNST, LANZHOU UNIVERSITY 2 167。 1 脈沖幅度甄別器 脈沖幅度甄別器 (discriminator)的基本功能： 脈沖幅度甄別器是將幅度超過 (或低于 )某一設(shè)定電平的輸入脈沖轉(zhuǎn)換成幅度和寬度符合一定標(biāo)準(zhǔn)的脈沖輸出，剔除此電平以下 (或以上 )的任何輸入信號。 用途 : ?剔除噪聲的干擾； ?進(jìn)行幅度選擇； ?脈沖幅度精密測量； ?能譜測量（單道分析器）； ?定時（前沿定時）。 一、概述 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 3 VT Vi(t) Vo(t) t t Vi(t) Vo(t) 脈沖幅度甄別器 D 0 0 圖 41 脈沖幅度甄別器工作原理 (a) (b) (c) ① ② ③ ④ 圖 41(a) 為甄別器符號表示， Vi為輸入信號； Vo為輸出信號。 圖 41(b)和圖 41(c）分別為輸入和輸出信號波形。脈沖信號① ③的幅度低于VT，甄別器沒有輸出 。 脈沖信號信號② ④的幅度高于VT，二者均在電路設(shè)定的電平之上 ,則甄別器在輸出端產(chǎn)生幅度為 Eo，寬度為 T的信號輸出。 VT為甄別器的甄別閾。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 4 N N VTm VTm+1 VT VT (a) 脈沖幅度積分譜 (b) 脈沖幅度微分譜 圖 42 脈沖幅度譜 0 0 積分譜 : N(VT) 微分譜 : ΔN(Tm)=N(VTm+1)N(VTm) SNST, LANZHOU UNIVERSITY 5 VT VT2 VT1 t1 t2 t1 t2 (a)同一閾值不同幅度的信號 (b)同一幅度不同閾值的信號 圖 43 脈沖幅度甄別器的定時誤差 VM1 VM2 VM t t v(t) v(t) SNST, LANZHOU UNIVERSITY 6 ?快速響應(yīng)性能 。 ?固定的和短的死時間 。 ?高的觸發(fā)靈敏度 。 ?甄別閾足夠穩(wěn)定 。 二、核測量中對脈沖幅度甄別器的要求 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 7 脈沖幅度甄別器的技術(shù)指標(biāo) : ?(1)輸入靈敏度 : 幾十毫伏左右 。 ?(2)甄別閾范圍 : 閾值動范圍大 (10mV10V)。 ?(3)甄別閾閾值穩(wěn)定性 : 長時間 (8h)內(nèi) 。 ?(4)甄別閾閾值線性 : 1%~%。 ?(5)甄別閾閾值漲落 : 范圍小 ,零點(diǎn)幾毫伏到幾毫伏 。 ?(6)甄別閾響應(yīng)速度要快 : 可用于定時（ ns量級 ),死時間小?？蛇m應(yīng)高計數(shù)率工作 。 ?(7)輸出信號的幅度和寬度恒定 : 與輸入信號等因素?zé)o關(guān)，適合后續(xù)測量設(shè)備如定標(biāo)器，計數(shù)率計的需要。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 8 三、脈沖幅度甄別器電路實(shí)例 類 型 ?二極管甄別器； ?射極耦合觸發(fā)器； ?交流射極耦合觸發(fā)器； ?集成電壓比較器； ?隧道二極管甄別器。 脈沖幅度甄別器 就是 電壓比較器 ！ SNST, LANZHOU UNIVERSITY 9 uo ui 0 +Uom Uom UR 傳輸特性 1. 單限電壓 比較器 UR：參考電壓 ui ：被比較信號 + + ? uo ui UR – 特點(diǎn)：運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)。 當(dāng) ui UR時 , uo = +Uom 當(dāng) ui UR時 , uo = Uom 一、 若 ui從同相端輸入 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 10 + + ? uo ui UR uo ui 0 +Uom Uom UR 當(dāng) ui UR時 , uo = +Uom 當(dāng) ui UR時 , uo = Uom 二、 若 ui從反相端輸入 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 11 uo ui 0 +UOM UOM + + ? uo ui 2. 過零電壓比較器 : （ UR =0時） + + ? uo ui uo ui 0 +UOM UOM SNST, LANZHOU UNIVERSITY 12 + + ? uo ui t ui 例： 利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲ā? uo t +Uom Uom SNST, LANZHOU UNIVERSITY 13 + + ?ui uo ui 0 +UZ UZ 電路改進(jìn)： 用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。 + + ?ui uo ?UZ R R180。 uo ?UZ 電壓比較器的另一種形式 ——將雙向穩(wěn)壓管接在負(fù)反饋回路上 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 14 比較器的特點(diǎn) 1. 電路簡單。 2. 當(dāng) Ao不夠大時， 輸出邊沿 不陡 。 3. 容易引入干擾。 t ui uo t 過零附近仍處于放大區(qū) SNST, LANZHOU UNIVERSITY 15 一、下行遲滯比較器 分析 1. 因?yàn)橛姓答仯暂敵鲲柡汀? 2. 當(dāng) uo正飽和時 (uo =+UOM) ： U+ Hom UURR RU ???? 21 13. 當(dāng) uo負(fù)飽和時 (uo =–UOM) ： Lom UURRRU ?????211?－ + + uo R R2 R1 ui 參考電壓由 輸出電壓決定 3. 遲滯電壓比較器 特點(diǎn)： 電路中使用正反饋， 運(yùn)放處于非線性狀態(tài)。 1. 沒加參考電壓的下行遲滯比較器 又名： 施密特觸發(fā)器 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 16 omH URRRU211?? omLURR RU211???分別稱 UH和 UL上下門限電壓 。稱 (UH UL)為 回差 。 當(dāng) ui 增加到 UH時，輸出由 Uom跳變到 Uom； ?－ + + uo R R2 R1 ui 當(dāng) ui 減小到 UL時，輸出由 Uom跳變到 Uom 。 傳輸特性： uo ui 0 Uom Uom UH UL 小于回差的干擾不會引起跳轉(zhuǎn)。 跳轉(zhuǎn)時，正反饋加速跳轉(zhuǎn)。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 17 t ui Uom Uom t ui UH UL 例： 下行遲滯比較器的輸入為正弦波時，畫出輸出的波形。 ?－ + + uo R R2 R1 ui SNST, LANZHOU UNIVERSITY 18 RomH URRRURRRU212211????RomL URRRURRRU212211?????2. 加上參考電壓后的下行遲滯比較器 加上參考電壓后的上下限： ?－ + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 Uom Uom UH UL SNST, LANZHOU UNIVERSITY 19 下行遲滯比較器兩種電路 傳輸特性 的比較 : ?－ + + uo R R2 R1 ui uo ui 0 Uom Uom UH UL ?－ + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 Uom Uom UH UL SNST, LANZHOU UNIVERSITY 20 例： R1=10k?， R2=20k ? ， UOM=12V， UR=9V當(dāng)輸入 ui 為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。 ?－ + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 Uom Uom UH UL 5V 10V ui t 0 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 21 首先計算上下門限電壓： ?－ + + uo R R2 R1 ui UR V10212211 ????? RomH URRRURRRUV2212211 ?????? RomL URRRURRRUSNST, LANZHOU UNIVERSITY 22 +UOM UOM 根據(jù)傳輸特性畫輸出波形圖。 ?－ + + uo R R2 R1 ui UR uo ui 0 Uom Uom UH UL ui uo t t 10V 5V 0 0 2V SNST, LANZHOU UNIVERSITY 23 0211212 ???? omi URRRuRRRu+=0 時翻轉(zhuǎn)，可以求出上下門限電壓。 0211212 ???? omi URRRuRRR二、上行遲滯比較器 ?－ + + uo R R2 R1 ui Homi UURRu ??21Lomi UURRu ???21當(dāng) u+ u =0 時 , uo= +UOM 當(dāng) u+ u =0時 , uo= UOM 1. 沒加參考電壓的上行遲滯比較器 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 24 uo ui 0 Uom Uom 傳輸特性曲線 UH UL ?－ + + uo R R2 R1 ui omH URRU21?omL URRU21??上下門限電壓： SNST, LANZHOU UNIVERSITY 25 ?－ + + uo R R2 R1 ui UR 上下門限電壓： 當(dāng) uo= +UOM時： 當(dāng) uo= UOM時： Romi UURRRuRRR ???? 211212Romi UURRRuRRR ???? 211212RomH URRRURRU22121 ???RomL URRRURRU22121