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可程控核能譜信號放大器原理分析

作者: 時(shí)間:2012-10-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

  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(gè)能譜測量系統(tǒng)的分辨率。本文對傳統(tǒng)的的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)研制一種通用的、放大倍數(shù)可,使其能同時(shí)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(gè)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,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;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。

  

a.jpg

  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(shí)所引起的下?lián)簦姑}沖單調(diào)地回到基線,它改善了計(jì)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(jì)數(shù)率的譜儀系統(tǒng)。圖2為設(shè)計(jì)電路及實(shí)驗(yàn)測試信號圖。

  

g.jpg

  2.2 濾波成形

  電路采用兩個(gè)二階巴特沃斯濾波電路級聯(lián)成四階巴特沃斯濾波電路。用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的二階低通Butterworth濾波電路,直接采用頻域分析方法得到:

  

b.jpg

  式中:k相當(dāng)于同相放大器的電壓放大倍數(shù),叫做濾波器的通帶增益;Q為品質(zhì)因數(shù);ω0為特征角頻率。圖3為濾波成形部分電路設(shè)計(jì)原理圖,圖4為實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果。


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