【正文】 : 與輸入信號(hào)等因素?zé)o關(guān)，適合后續(xù)測量設(shè)備如定標(biāo)器，計(jì)數(shù)率計(jì)的需要。 3. 容易引入干擾。 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(shí)，畫出輸出的波形。 ?2DW7提供 7V穩(wěn)定電壓。 隧道二極管 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 32 隧道二極管的主要特點(diǎn)是它的正向電流－電壓特性具有負(fù)阻 (見圖 )。外加偏壓可使條件（ 3）滿足。 2 單道脈沖幅度甄別器 TLTHW VVV ??道寬：? ?TLTHC VVV ?? 21道中心：道寬 VW SNST, LANZHOU UNIVERSITY 42 BABAY ?????符合端 A 反符合端 B 輸出端 Y 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 反符合電路邏輯真值表 反符合電路邏輯關(guān)系式 : VU=VL+VW VL 反符合電路 反符合 輸入端 符合 輸入端 上甄別器 下甄別器 Vi（ t） Vo（ t） 反符合電路邏輯 amp。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 46 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 48 ?當(dāng) VUviVL時(shí)，上甄別器無輸出，為高電平“ 1”；下甄別器有輸出正脈沖。我們把這種分布圖稱為直方圖，從分布關(guān)系中可以得到脈沖幅度譜 。 E0+mVH稱為第 m道的 下邊界 （下閾），因此 E0就是第0道的量化電平。 ?系統(tǒng)可以用專用硬件組成，也可以用計(jì)算機(jī)來完成其功能。不計(jì)誤差項(xiàng) δ 其中 Uimax為 ADC允許變換的最大幅度，一般在 10伏量級(jí)。 %100m a xm a x ???iiUUI N LmaxiU?積分非線性定義為： SNST, LANZHOU UNIVERSITY 65 微分非線性 是反映各道道寬均勻性的一個(gè)參量。對(duì)一個(gè)多道脈沖幅度分析器，一般要求微分非線性為 1%量級(jí)。 因?yàn)?統(tǒng)計(jì)相對(duì)誤差 : SNST, LANZHOU UNIVERSITY 67 三、 線性放電型模數(shù)變換器 ADC 特點(diǎn)： ?早期采用分立元件構(gòu)成； ?電路簡單； ?道寬一致性好。其工作過程如下： 輸入信號(hào)觸發(fā)控制電路使電流開關(guān) S從初態(tài)時(shí) 2位置轉(zhuǎn)到 1位置，斷開恒流源與充電電容 CH之間連接；同時(shí)輸入信號(hào)通過峰展寬器對(duì) CH充電，當(dāng)充到信號(hào)的峰值時(shí)，展寬器的輸出端給時(shí)間檢出電路一個(gè)信號(hào)，由時(shí)間檢出電路經(jīng)過一定時(shí)間延遲后，經(jīng)控制電路開啟 S，使其打在 2位置，將 CH與恒流源接通，CH上電荷通過恒流源線性放電，同時(shí)控制器輸出信號(hào)觸發(fā)時(shí)間檢出電路，產(chǎn)生寬度脈沖VT（圖中④），打開時(shí)鐘門，使時(shí)鐘信號(hào)輸出。 (3)與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)之間聯(lián)系 無論用硬件組成的還是計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)， ADC必須有一些控制信號(hào)與它們聯(lián)系，通常包括：數(shù)據(jù)傳送命令（存儲(chǔ)令）、數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)發(fā)回的取數(shù)據(jù)命令（取地址），數(shù)據(jù)采集完成后發(fā)回的回答信號(hào)用來解除占用封鎖等。控制器還設(shè)有符合（反符合）對(duì)信號(hào)作時(shí)間上和邏輯條件上選擇。地址脈沖⑧（即經(jīng)過時(shí)鐘門輸出信號(hào)）進(jìn)入地址寄存器后轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后輸出到數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)中去。 MLd TtTT ????MoLd TmTTT ???SNST, LANZHOU UNIVERSITY 78 道數(shù)選擇與道寬調(diào)節(jié) 四、參數(shù)調(diào)節(jié)與輔助電路 輸入電路及工作方式選擇 輸入方式： ?交流耦合； ?直流耦合； ?基線恢復(fù)。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 87 滑尺測量原理 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 88 滑尺道寬均勻器原理 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 89 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 90 模數(shù)變換器的輸入輸出功能 ?數(shù)字信號(hào)輸出； ?死時(shí)間信號(hào)輸出； ?死時(shí)間信號(hào)輸入； ?堆積拒絕器輸入信號(hào)； ?穩(wěn)定器信號(hào)輸出； ?單道分析器輸出； ?模數(shù)變換器對(duì)輸入模擬信號(hào)的要求； SNST, LANZHOU UNIVERSITY 91 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 92 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 93 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 94 比較型是常用的一種快變換 ADC, 盡管它的微分非線性不好，但具有很快的變換速度。分別有十二把大小不同的“尺子”，最長的為 211VH，次長為 210VH，以此類推，最短的則為VH。圖 (b)中放大器 A具有很大增益，故閉環(huán)負(fù)反饋之后輸入阻抗極小，輸入端呈虛地點(diǎn)。 CSi作為的 Ui數(shù)碼輸出送到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了模數(shù)變換。 由此可知，道寬不均勻性很差的 ADC用來作多道脈沖幅度分析器的模數(shù)變換電路必須加以性能上改善，其中最常用的辦法是加入一個(gè)道寬均勻器。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 107 用以上方法我們循環(huán)地從不加 VH開始逐一加上 VH、 2VH一直到 nVH，相應(yīng)在變換后對(duì)應(yīng)地減去附加上的數(shù)碼作為最后輸出。實(shí)質(zhì)上它是由 m個(gè)甄別器組成，每個(gè)甄別器間閾值差為 VH，每相鄰二個(gè)甄別器組成一個(gè)微分甄別器串聯(lián)相接。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 112 1~16參考電平 輸入 相減電平 相減 放大 ?16 17~32參考電平 MSB 4位 LSB 4位 雙陣列電平示意圖 8位 AD 8位 AD只需要 32個(gè) 比較器而不是 256個(gè) ，但是需要進(jìn)行 兩次 比較才能完成 AD轉(zhuǎn)換過程。這種 ADC對(duì)任何幅度信號(hào)只作一次與閾值電平進(jìn)行比較，就可產(chǎn)生數(shù)碼輸出，速度極快。 的概率為加上附加信號(hào) VH，在 (m+1)道變換，道寬為 Vh(m+1)。 ? ? ? ?dV VdpVf ? 道寬不均勻會(huì)給譜分析帶來很大問題。 ? ?Mtt mCC 2lo g?Mtt CL 0?st CC m6?st CL ? 逐次比較法 ADC若比較一次所需的時(shí)間為 tm，最大道數(shù)為 M，則變換時(shí)間應(yīng)為： 線性放電型 ADC的時(shí)鐘周期若為 t0，最大道數(shù)也為 M，最大變換時(shí)間為 雖然通常 tmt0，但在大多數(shù)情況下，tCCtCL，例如，設(shè) tm=，t0=， M=4096時(shí) : SNST, LANZHOU UNIVERSITY 102 比正常道的道寬要小 20%。 Di為 1時(shí)，開關(guān) Si接通放大器的輸入端，無論 Si置于何端，圖中 B0到 BL1對(duì)地的電阻應(yīng)均為 R，即 : SNST, LANZHOU UNIVERSITY 97 ???????????????????????RVIRVIRVIRVIRVRVIfLfLfiLifLffLRe0Re11ReRe22ReRe121212121212流入放大器的電流則應(yīng)為 : iLiiiLiiiLiiiiLLLLDIIDIDIDIDIDIDIDI221000101000112211??????????????????????? ??0Re 221 IRVI ifiLi ?? ?其中 : 輸出電壓 : HmVRmIRIU ????? 00SNST, LANZHOU UNIVERSITY 98 0??BiAVUV下圖為一個(gè)十二位逐次比較法簡化原理圖。把剩余部分用次長的“尺子”去度量，“尺子” 短 于對(duì)象（剩余部分），在相應(yīng)輸出線上 A10置 1，反之置 0；依次度量下去，直到最小的“尺子”度量完畢，變換結(jié)束剩余下來的必然小于 VH。 線性放電型 ADC猶如用一把小尺子，一段一段地去度量線段，每量一次計(jì)下一個(gè)數(shù)，直到量盡為止，顯然需要很長變換時(shí)間，但均勻性很好。 oEDE EFW H MR )(?探測器固有能量分辨率： SNST, LANZHOU UNIVERSITY 79 道數(shù)選擇原則： ?半高全寬的道數(shù)至少有 8道 。對(duì)應(yīng)最大道址的輸入信號(hào)，變換時(shí)間為 : 0m a x TmT d ??若時(shí)鐘脈沖頻率為 f=100MHz，即 T0=10ns。 (2)幅度在給定的范圍之內(nèi)，即幅度選擇器有輸出。為解決這個(gè)問題可用一個(gè)起點(diǎn)同步電路。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 70 其中 TO為時(shí)鐘脈沖周期。放電所需要時(shí)間 T正比于電荷量 Q，檢出放電開始與放電終了的時(shí)刻，形成一個(gè)寬度為 T的脈沖。在 td時(shí)間內(nèi)不允許再有信號(hào)輸入到多道分析器中來，以免影響正在分析的信號(hào)，因此需要對(duì)輸入端進(jìn)行封鎖，封鎖時(shí)間 這樣一來，每分析一個(gè)信號(hào)存在一段死時(shí)間 td，將造成計(jì)數(shù)的損失。這與積分非線性變化情況相一致的。 SNST, LANZHOU UNIVERSITY 64 ΔUi為各道實(shí)際 Ui與理想直線上對(duì)應(yīng)道的 Ui之間偏離量。 H為道寬 : ）道伏(mAH ?P為變換增益 : ）伏道(1HP ?R為分辨率： m ax1LR ?m i nm a xm a xm a xm a xHALPLALHA????SNST, LANZHOU UNIVERSITY 63 二、多道脈沖幅度分析器的主要性能指標(biāo) M指數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)可提供的存儲(chǔ)單元數(shù)目， mmax指 ADC變換之后最多道址數(shù)。 ?一個(gè) ADC最多道數(shù)（量化電平數(shù)）應(yīng)為 2L，最小道為第 0道，最大道為第 (2L1)道。 單道 定標(biāo)器 vi 單道 0 定標(biāo)器 0 單道 1 定標(biāo)器 1 單道 2 定標(biāo)器 2 單道 m 定標(biāo)器 m vi 模數(shù)變換 存儲(chǔ)器 vi SNST, LANZHOU UNIVERSITY 58 多道脈沖幅度分析器在結(jié)構(gòu)上分成兩部分： 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和 數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。 ?當(dāng) viVL時(shí)，上甄別器無輸出，為高電平“ 1” ；下甄別器無輸出，為低電平“ 0”。 (2)若 VTLViVTH時(shí)，在輸入信號(hào)超閾期間內(nèi)， A=1， B’=/B=1，Vo=1，表明有信號(hào)輸出。這稱為反向二極管 。隧道二極管還具有小功耗和低噪聲等特點(diǎn)。 ?W1調(diào)節(jié)保證電路工作在施密特觸發(fā)器