基于LPC2134的多道脈沖 幅度分析器設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2009-12-11
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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(lái)補(bǔ)償核輻射探測(cè)器輸出脈沖幅度的變化。由于探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)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(jìn)行信號(hào)幅度分析，實(shí)現(xiàn)能譜測(cè)量，通常需要用脈沖線性放大器將脈沖信號(hào)進(jìn)行幅度的線性放大與脈沖成形。針對(duì)脈沖特點(diǎn)，要求放大器具有以下技術(shù)指標(biāo)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(lái)確定。因?yàn)榍胺泡敵龅碾娒}沖信號(hào)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(hào)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(huì)受有關(guān)電路影響，一般為幾個(gè)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(lái)自前放的信號(hào)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(yùn)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(jì)數(shù)過(guò)載、放大器的穩(wěn)定性、功耗等，在電路設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)也應(yīng)予以考慮。由于α脈沖信號(hào)通過(guò)整形后大概有1~2個(gè)微秒的脈沖寬，γ脈沖信號(hào)通過(guò)整形后大概有3～5個(gè)微秒的脈沖寬，所以，在選用運(yùn)算放大器時(shí)，要考慮到運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速度。本系統(tǒng)的運(yùn)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(diǎn)。
2．2 峰值檢測(cè)電路
峰值檢測(cè)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(cè)信號(hào)時(shí)序，控制電路則根據(jù)甄別電路的時(shí)序?qū)δM開(kāi)關(guān)、ADC轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。控制電路必須跟甄別電路的時(shí)序嚴(yán)格結(jié)合在一起，才能完成峰值檢測(cè)任務(wù)。
由于核輻射探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)幅度和入射粒子的能量成正比，因此，測(cè)量這些脈沖的幅度，就可以知道輻射的能量。可見(jiàn)，脈沖幅度測(cè)量技術(shù)在核能譜測(cè)量中是一個(gè)重要的問(wèn)題。甄別電路需要解決三個(gè)與信號(hào)相關(guān)的信息：一是超過(guò)閾值信號(hào)的信息；二是過(guò)峰時(shí)間信息，即啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換的時(shí)間信息；三是ADC完成轉(zhuǎn)換的時(shí)間信息。甄別電路中也存在三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(duì)脈沖信號(hào)峰值進(jìn)行峰值展寬。采樣保持電路要求采樣速度快，以使保持時(shí)間能達(dá)到ADC采樣時(shí)間指標(biāo)。
其次，由于脈沖信號(hào)的隨機(jī)性，為了防止信號(hào)來(lái)的過(guò)密而引起漏計(jì)，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(gè)信號(hào)相隔10μs內(nèi)，則會(huì)引起漏計(jì)。而由于CPU處理速度等問(wèn)題的存在，實(shí)際上，這個(gè)時(shí)間間隔可能長(zhǎng)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(shuō)，實(shí)際信號(hào)出現(xiàn)這種情況的幾率很少，所以，可以忽略這個(gè)問(wèn)題。
另外，還要解決信號(hào)過(guò)密而引起的幅度信號(hào)錯(cuò)誤紀(jì)錄，而高能區(qū)的信號(hào)也可能被誤計(jì)為低能區(qū)的信號(hào)，容易引起低能計(jì)數(shù)偏大而高能計(jì)數(shù)偏小的問(wèn)題。
評(píng)論