基于LPC2134的多道脉冲幅度分析器设计

作者：时间：2009-12-11来源：网络收藏

主放大器应放在前置放大电路和甄别电路之间，但需要增益调节来补偿核辐射探测器输出脉冲幅度的变化。由于探测器输出的脉冲信号幅度比较小(为几十毫伏至几百毫伏)，脉冲宽度比较窄，因此。为了能进行信号幅度分析，实现能谱测量，通常需要用脉冲线性放大器将脉冲信号进行幅度的线性放大与脉冲成形。针对脉冲特点，要求放大器具有以下技术指标特性：
首先是放大倍数应按放大器的输入脉冲幅度和所要求的输出幅度来确定。因为前放输出的电脉冲信号幅度一般可以调至几百毫伏左右，而放大器输出脉冲幅度在1～5V范围内，所以其放大倍数应在10倍左右，考虑到前置放大器输出的信号幅度有差异，其放大倍数应可调试。
其次是放大器的频带宽度。由于前放输出的脉冲宽度会受有关电路影响，一般为几个μs，因此，要求放大器的频带宽度为1～2MHz。
第三是放大器的噪声。考虑到来自前放的信号幅度比较小，要求选用的放大器的输入噪声应尽可能的小。一般地，选用低噪声的运算放大器组件可以有效减少电路内部固有的噪声。
另外，诸如放大器的输入阻抗、抗计数过载、放大器的稳定性、功耗等，在电路设计和调试时也应予以考虑。由于α脉冲信号通过整形后大概有1~2个微秒的脉冲宽，γ脉冲信号通过整形后大概有3～5个微秒的脉冲宽，所以，在选用运算放大器时，要考虑到运放的转换速度。本系统的运算放大器选用CA3140，该器件具有输入阻抗高、噪声低、功耗小、温漂小等特点。
2．2 峰值检测电路
峰值检测电路由甄别电路和控制电路两部分构成，甄别电路的作用是检测信号时序，控制电路则根据甄别电路的时序对模拟开关、ADC转换进行控制。控制电路必须跟甄别电路的时序严格结合在一起，才能完成峰值检测任务。
由于核辐射探测器输出的脉冲信号幅度和入射粒子的能量成正比，因此，测量这些脉冲的幅度，就可以知道辐射的能量。可见，脉冲幅度测量技术在核能谱测量中是一个重要的问题。甄别电路需要解决三个与信号相关的信息：一是超过阈值信号的信息；二是过峰时间信息，即启动ADC转换的时间信息；三是ADC完成转换的时间信息。甄别电路中也存在三个关键问题，研究中要予以注意：
首先，由于放大器输出的α和γ射线脉冲宽度比较窄(约1μs到5μs)，而本系统选用的ADC转换速度为10μs，所以，要对脉冲信号峰值进行峰值展宽。采样保持电路要求采样速度快，以使保持时间能达到ADC采样时间指标。
其次，由于脉冲信号的随机性，为了防止信号来的过密而引起漏计，本系统采用10μs转换速度的ADC，所以，从理论上分析，如果两个信号相隔10μs内，则会引起漏计。而由于CPU处理速度等问题的存在，实际上，这个时间间隔可能长3～10倍，即在30～100μs之间(根据CPU处理速度及代码量而定)，甚至更多，也就是说，实际信号出现这种情况的几率很少，所以，可以忽略这个问题。
另外，还要解决信号过密而引起的幅度信号错误纪录，而高能区的信号也可能被误计为低能区的信号，容易引起低能计数偏大而高能计数偏小的问题。