可程控核能譜信號放大器設(shè)計

摘要：為了提高能譜測量系統(tǒng)中放大成形部分的靈活性，采用單片機(jī)控制DAC與一級放大結(jié)合的方法，研制一種放大倍數(shù)可程控的核能譜信號放大器，使其能同時適用于X熒光儀，伽瑪譜儀等核能譜測量儀器，實(shí)現(xiàn)0～100倍程控放大。試驗(yàn)測試結(jié)果表明，設(shè)計電路完全達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。
關(guān)鍵詞：核能譜信號；程控放大；濾波成形；DAC

0 引言
核能譜放大器是能譜測量系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接影響整個能譜測量系統(tǒng)的分辨率。本文對傳統(tǒng)的核能譜信號放大器的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)：傳統(tǒng)的核信號處理儀器放大倍數(shù)固定、不能靈活地變換信號放大倍數(shù)，放大電路都是針對具體的探測器設(shè)計，不具有通用性，本設(shè)計針對這一問題應(yīng)用一級固定放大倍數(shù)電路結(jié)合DAC轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)單片機(jī)可程控放大倍數(shù)，使核能譜信號放大器的放大倍數(shù)靈活變換，用戶可根據(jù)需求自行設(shè)置處理；本設(shè)計采用高速的12位DAC芯片設(shè)計方案，使系統(tǒng)具有高集成度、低功耗等特點(diǎn)，提高了核信號處理時脈沖的通過率，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確地對處理后信號進(jìn)行程控放大，提升了儀器性能。
基于譜儀放大器的改進(jìn)空間，本文設(shè)計研制一種通用的、放大倍數(shù)可程控的核能譜信號放大器，使其能同時適用于X熒光儀，伽瑪譜儀等核能譜測量儀器，具有通用性。該放大器如進(jìn)一步融合信號采集(A／D轉(zhuǎn)換)技術(shù)和數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)可構(gòu)成一個功能完備的核能譜信號處理系統(tǒng)。

1 電路基本組成
該電路主要包括濾波成形，程控放大，基線消除等三部分。其中濾波成形電路包括極零相消，四級巴特沃斯濾波電路，極性選擇電路；程控放大電路包括一級20倍放大和12位DAC程控放大電路；基線消除電路包括去除直流電路，反相電路及電壓跟隨電路，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 單元電路原理分析
2．1 極零相消
信號輸入端接入極零相消電路可以消除對探頭信號進(jìn)行微分時所引起的下?lián)簦姑}沖單調(diào)地回到基線，它改善了計數(shù)率過載和脈沖幅度疊加的效應(yīng)，適用于高分辨率和高計數(shù)率的譜儀系統(tǒng)。圖2為設(shè)計電路及實(shí)驗(yàn)測試信號圖。