复旦大学：《核电子学》课程PPT教学课件（Nuclear Electronics）04 脉冲放大器（主放大器）

脉冲放大器 (主放大器)

脉冲放大器 （主放大器）

喻三「探测器前成 主放 分析测量 设备 辐射源 高压 主放大器又称脉冲放大器 ·谱仪放大器《核辐射能量分析中的线性放大器) 宽带放大器(核辐射时间分析中的快放大器)

探测器 分析测量 设备 高压 前放 主放 辐射源 主放大器又称脉冲放大器 • 谱仪放大器（核辐射能量分析中的线性放大器） • 宽带放大器（核辐射时间分析中的快放大器）

电荷灵敏前放的输出信号 堆积信号很难进行放大,因为信 号很容易使放大器阻塞而失去 放大功能,而且后面分析测量 设备也无法进行正常的分析及 v() 处理 R ) k人

堆积信号很难进行放大，因为信 号很容易使放大器阻塞而失去 放大功能，而且后面分析测量 设备也无法进行正常的分析及 vo (t) 处理 t vo (t) t C R v(t) t t v(t) 电荷灵敏前放的输出信号

RE CE 0.6 o.2 工d〔t) vi〔t) o(t)o0o o100 6o 1。o t(Hs) 放大器的输入信号(即前置放大器的输出信号)有一个缓慢衰 减的后沿(一般为50μs),微分后信号将具有一个与输入信号 相同大时间常数的尾部。如果输入信号幅度超过正常范围上百 倍、上千倍,过大的尾部使放大器长时间进入非线性区(幅度 过载,放大器的阻塞)。从过载输出信号产生时刻起到其基 线恢复到零的时间称为过载信号基线恢复时间。放大器发生过 载要经过相当长的时间才能恢复 去除下冲,极零相消

放大器的输入信号（即前置放大器的输出信号）有一个缓慢衰 减的后沿（一般为50s），微分后信号将具有一个与输入信号 相同大时间常数的尾部。如果输入信号幅度超过正常范围上百 倍、上千倍，过大的尾部使放大器长时间进入非线性区（幅度 过载，放大器的阻塞）。从过载输出信号产生时刻起到其基 线恢复到零的时间称为过载信号基线恢复时间。放大器发生过 载要经过相当长的时间才能恢复。 去除下冲，极零相消 0 20 40 60 80 100 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0  i=50s reletive magnitude t(s) 0 20 40 60 80 100 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 reletive magnitude t(s) =6s  i=50s

谱仪放大器的功能 主要功能是放大和成形 放大:将前置放大器的输出信号进一步放大,以便于 后面的电路对其进行处理和分析。 成形:将前置放大器的输出信号成形为一定形状,既 满足后续分析测量设备的要求,有利于高计数率下工 作,并可以进一步提高信噪比

谱仪放大器的功能 主要功能是放大和成形。 • 放大：将前置放大器的输出信号进一步放大，以便于 后面的电路对其进行处理和分析。 • 成形：将前置放大器的输出信号成形为一定形状，既 满足后续分析测量设备的要求，有利于高计数率下工 作，并可以进一步提高信噪比

谱仪放大器的放大环节 定义: 谱仪放大器一般由荐干个负反馈放大单元串接 组成,每个放大单元称为一个放大节 放大节通常由高增益的运算放大器和一个反馈 网络组成,通常采用负反馈方法。 不采用一个大的放大单元而采用若干放大节串接的原因 谱仪放大器除了放大信号之外还要完成滤波成形的功 能,需要着干级微分和积分电路,这些电路之间一般 要求有隔离节; >同时由于,个大的放大单元内,加以深度负反馈时很 容易引起自激振荡

• 定义：一个谱仪放大器一般由若干个负反馈放大单元串接 组成，每个放大单元称为一个放大节。 谱仪放大器的放大环节 放大节通常由高增益的运算放大器和一个反馈 网络组成，通常采用负反馈方法。 • 不采用一个大的放大单元而采用若干放大节串接的原因： ➢ 谱仪放大器除了放大信号之外还要完成滤波成形的功 能，需要若干级微分和积分电路，这些电路之间一般 要求有隔离节； ➢ 同时由于一个大的放大单元内，加以深度负反馈时很 容易引起自激振荡

运算放大器可以由分立元件组成,随着集成电路技术的发展, 集成运算放大器在带宽、转换速率、负载等方面的性能的提高 可以用来作为核电子学仪器中的放大节,使电路设计得到简化 A R A1=1+ R R=R R R→)0 R→)0

运算放大器可以由分立元件组成，随着集成电路技术的发展， 集成运算放大器在带宽、转换速率、负载等方面的性能的提高， 可以用来作为核电子学仪器中的放大节，使电路设计得到简化。 0 o i f f → = = − R R R R R A 0 1 o i f f → →  = + R R R R A

细调 粗调 (c) (b)

粗调 细调

核电子学中对放大节电路的要求 般的集成运放是无法满足核电子学的要求的,必须对集 成运放提出一些要求: 上升速率:谱仪放大器的放大节要有快的上升速率 >相位补偿:负反馈电路,在频率变化时会产生附加的 相移,可能产生自激振荡。必须进行相位补偿。 A (a) 相位补偿电路

核电子学中对放大节电路的要求 • 一般的集成运放是无法满足核电子学的要求的，必须对集 成运放提出一些要求： ➢ 上升速率：谱仪放大器的放大节要有快的上升速率； ➢ 相位补偿：负反馈电路，在频率变化时会产生附加的 相移，可能产生自激振荡。必须进行相位补偿。 相位补偿电路

集成运放放大节举例(一) 15Y 0.01 &k 27μ 输出限幅 退耦电路 HA2525 0.01 27y 15V 3160+348 10 348

集成运放放大节举例（一） 退耦电路 输出限幅 ~ 10 348 3160 348 f + A =