基于LPC2134的多道脈沖 幅度分析器設(shè)計
加入技術(shù)交流群
主放大器應(yīng)放在前置放大電路和甄別電路之間，但需要增益調(diào)節(jié)來補償核輻射探測器輸出脈沖幅度的變化。由于探測器輸出的脈沖信號幅度比較小(為幾十毫伏至幾百毫伏)，脈沖寬度比較窄，因此。為了能進行信號幅度分析，實現(xiàn)能譜測量，通常需要用脈沖線性放大器將脈沖信號進行幅度的線性放大與脈沖成形。針對脈沖特點，要求放大器具有以下技術(shù)指標特性：
首先是放大倍數(shù)應(yīng)按放大器的輸入脈沖幅度和所要求的輸出幅度來確定。因為前放輸出的電脈沖信號幅度一般可以調(diào)至幾百毫伏左右，而放大器輸出脈沖幅度在1～5V范圍內(nèi)，所以其放大倍數(shù)應(yīng)在10倍左右，考慮到前置放大器輸出的信號幅度有差異，其放大倍數(shù)應(yīng)可調(diào)試。
其次是放大器的頻帶寬度。由于前放輸出的脈沖寬度會受有關(guān)電路影響，一般為幾個μs，因此，要求放大器的頻帶寬度為1～2MHz。
第三是放大器的噪聲?？紤]到來自前放的信號幅度比較小，要求選用的放大器的輸入噪聲應(yīng)盡可能的小。一般地，選用低噪聲的運算放大器組件可以有效減少電路內(nèi)部固有的噪聲。
另外，諸如放大器的輸入阻抗、抗計數(shù)過載、放大器的穩(wěn)定性、功耗等，在電路設(shè)計和調(diào)試時也應(yīng)予以考慮。由于α脈沖信號通過整形后大概有1~2個微秒的脈沖寬，γ脈沖信號通過整形后大概有3～5個微秒的脈沖寬，所以，在選用運算放大器時，要考慮到運放的轉(zhuǎn)換速度。本系統(tǒng)的運算放大器選用CA3140，該器件具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗小、溫漂小等特點。
2．2 峰值檢測電路
峰值檢測電路由甄別電路和控制電路兩部分構(gòu)成，甄別電路的作用是檢測信號時序，控制電路則根據(jù)甄別電路的時序?qū)δM開關(guān)、ADC轉(zhuǎn)換進行控制。控制電路必須跟甄別電路的時序嚴格結(jié)合在一起，才能完成峰值檢測任務(wù)。
由于核輻射探測器輸出的脈沖信號幅度和入射粒子的能量成正比，因此，測量這些脈沖的幅度，就可以知道輻射的能量?？梢姡}沖幅度測量技術(shù)在核能譜測量中是一個重要的問題。甄別電路需要解決三個與信號相關(guān)的信息：一是超過閾值信號的信息；二是過峰時間信息，即啟動ADC轉(zhuǎn)換的時間信息；三是ADC完成轉(zhuǎn)換的時間信息。甄別電路中也存在三個關(guān)鍵問題，研究中要予以注意：
首先，由于放大器輸出的α和γ射線脈沖寬度比較窄(約1μs到5μs)，而本系統(tǒng)選用的ADC轉(zhuǎn)換速度為10μs，所以，要對脈沖信號峰值進行峰值展寬。采樣保持電路要求采樣速度快，以使保持時間能達到ADC采樣時間指標。
其次，由于脈沖信號的隨機性，為了防止信號來的過密而引起漏計，本系統(tǒng)采用10μs轉(zhuǎn)換速度的ADC，所以，從理論上分析，如果兩個信號相隔10μs內(nèi)，則會引起漏計。而由于CPU處理速度等問題的存在，實際上，這個時間間隔可能長3～10倍，即在30～100μs之間(根據(jù)CPU處理速度及代碼量而定)，甚至更多，也就是說，實際信號出現(xiàn)這種情況的幾率很少，所以，可以忽略這個問題。
另外，還要解決信號過密而引起的幅度信號錯誤紀錄，而高能區(qū)的信號也可能被誤計為低能區(qū)的信號，容易引起低能計數(shù)偏大而高能計數(shù)偏小的問題。
評論