频带f=10MHz,T=290K,1/f噪声可忽略,求输入端等效噪声。
2.6解析快电荷矫捷前置放大器,
(1)画出简化框图
(2)分别计算电荷和能量变换增益;
(ω=3.6ev/电子空穴对,e=1.6×10-19库仑)
(3)估计电路的开环增益(gm=5mA/V,A3=0.98)
(4)估计该前放的上升时间(Ca=5pF,Ci=5pF)
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(2)ACQ=1/Cf=1×1012V/CACE=e/(Cfω)=44.4mv/Mev
(3)A0=gmR6/(1-A3)=3000
(4)tr0=2.2RaCa/(1+A0F0)=2.2Ca(Ci+Cf)/gmCf=13.2ns
2.7谈论电荷矫捷、电压矫捷、电流矫捷三种前置放大器的特点,各
适于哪方面的应用,为什么?
电流矫捷前放输出快,对输出电流信号直接放大,常用作快放大器,但相对噪声较大,主要适用于时间测量系统。
电荷矫捷前放和电压矫捷前放用于能谱测量系统,电荷矫捷前放比电压矫捷前放输出电压牢固性高,可用在能量分辨率较高的系统。
第三章
3.1试论述放大器在核物理实验中的作用,对各个性能指标应如何协
调考虑?
放大器在核物理实验中主要有放大和成形作用。
,且必定保持探测器输出的适用信息。
对各个性能指标应从能量测量和时间测量分别考虑。
3.2谱仪放大器的幅度过载特点含义是什么?
计数率过载含义是什
么?
两者引起的结果有何差别?
幅度过载:
信号高出线性范围很大时,放大器一段时间不能够正常工作,
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结果:
不能够工作的死时间存在
计数率:
放大器中由于计数率过高引起脉冲幅度分布畸变
结果:
峰偏移和展宽
3.3试说明可否经过反响来减少搅乱和噪声对放大器的影响?
用什
么方法能够减少搅乱和噪声对放大器的影响?
不能够。
用同向接法。
用双芯同轴电缆把信号送到差分放大器。
3.4试解析和谈论下面两个谱仪放大节电路,指出在电路中采用了什
么措施,目的是什么?
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123
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+18V
24
5.1K1.5K0.01u30u
24
Q2
20KQ3
0.01u
Q4
Q1
2K
Vi(t)
6.2k
Vo(t)
510
30u
50
10u
3.6k
9.1k
-18V
24
0.01u30u
a:
T1共射极放大,T3,T4两级共集电极放大
恒流源作负载,10μ自举电容,电压并联负反响。
123
b:
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T1共基,T2共射,T3共集,T4,T5互补复合随从器。
1μ自举电容,电压并联负反响。
3.5极零相消电路和微分电路有什么差别?
如何协调图示的参数,使
它能达到极零相消的目的?
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不同样之处,极零相消使时间常数变小,指数衰减信号经过微分电路会产生下冲。
故
“极”“零”相消,即s+1/t与s+1/t2相消,因此当τ=τ2时满足,即τ=R2C.
3.6有源积分滤波器与无源积分滤波器对照有什么优点?
门控积分
滤波器有什么特点?
优点:
有源滤波器更凑近于理想的微分和积分特点,把放大和滤波成形连在一起,既节约元件,又比无源滤波器级数少,收效好。
门控有源积分器输出平顶波波形,对减少弹道损失很有利,信噪比相对较好。
3.7试说明核信号经过图示的滤波成型电路后获取什么,失去什么,
画出图形。
获取能量信息,失去了时间信息。
极零相消,两次无源积分,加两次有源积分。
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3.8说明弹道损失的原因。
输入电流的脉冲宽度有限时,在信号的宽度内,电容C被充电,且经过R放电,故产生弹道损失。
3.9什么是信号的峰积聚和尾积聚?
对输出信号的幅度产生什么影
响?
引起什么样的谱形畸变?
其他信号尾部或峰部影响信号峰值。
影响:
增加幅度。
引起峰值右移,出现假峰。
3.10说明基线起伏的原因。
并解析CCD基线恢复器的工作原理,输
入图示波形,画出输出波形。
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脉冲经过CR网络时,由于电容器上的电荷在放电时间内,未能把充电的电荷放光,下一个脉冲到达时,电容器上的节余电荷将引起这个新出现的脉冲的基线偏移。
输出波形趋势线:
3.11门控基线恢复器有什么特点?
并联型的和串通型的有什么区
别?
门控基线恢复器除掉了单极性脉冲信号产生的下击信号,改进了恢复器对小间隔信号的非线性,因此有很高的计数率特点。
不同样:
记忆电容C串通或并联于信号通道之中。
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3.12高能量分辨率和高计数率谱仪放大器是如何来除掉峰积聚现象
的?
加入积聚拒绝电路可否能够使谱仪放大器的计数率提高很多?
为什么?
加入积聚拒绝电路来除掉
不能够使计数率提高很多,但能保证谱型更加明显,是以牺牲计数率为代价的。
3.13快电压放大器和快电流放大器各有什么特点?
他们和谱仪放大
器对照有什么不同样?
快电压放大器放大速度比快电流放大器要慢一些,但从牢固性来讲要好一些,信号般配方式为并联。
快电流放大器的分布电容的影响较小,放大速度能够很快,信号般配为串通。
快放大器与谱仪放大器并无原则差别,可是在指标上有所不同样。
3.14试解析图示的快放大节电路特点。
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+Ec
500
C
1K
C2
T2
47
0.8--8
T1
T3
Vi
50
510Vo
C10.8-8
-Ec
T1为共射极放大,有射极电阻。
T2,T3为共集电极射极随从器。
C为自举电容。
C1相位补偿。
3.15使用电阻式弱电流放大器要注意些什么问题?
缩短测量时间能够减小零点偏移引起的误差,但是测量时间的减小和矫捷度的提高互相限制。
当放大器与信号源用障蔽电缆连接时,由于电缆电容较大,测量时间就会变得很长。
12
第四章
4.1在图4.1.3的集成电路脉冲幅度甄别器中,若VH=0V,VL=-2.6V,
R2=510Ω,R3=5.1Ω,R4=100Ω,求滞后电压?
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4.2在图4.2.8参照电压运算器中,若VT=5.00V,VW=0.50V,求非对
称和对称时的上阈电平、下阈电平、道宽及道中心。
非对称:
对称:
4.3在一个线性放电型模数变换器中,若保持电容CH=1500pF,恒定
电流I=100μA,时钟频率2MHz,若输入信号幅度为5.00V。
1.求出该模数变换器的道数m、道宽和变换系数。
2.若时钟频率为100MHz,其他参量不变,求道数、道宽和变换
系数及输出m。
T0=1/F,
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23
(2)同理,代入F=100mHZ,
m=7500,H=0.667mV/道,P=1500道/V
4.7以下图是一个实质的模拟展宽器的原理电路图,试画出各点波形。
A1D
V1(t)Vc(t)
Vi(t)
A2
Vo(t)
CH
T
VF
Title
SizeN
A4
Date:
12
File:
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23
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4.10脉冲幅度甄别器的功能是什么?
脉冲幅度甄别器是将输入模拟脉冲变换成数字逻辑脉冲输出的一种装置。
理想的脉冲幅度甄别器拥有以下功能:
当一个输入脉冲的幅度高出必然的阈电平时,则输出一个数字脉冲,而与输入脉冲的幅度、上升时间、宽度等参数没关。
若输入脉冲的幅度低于给定的阈电平则无输入脉冲。
4.11简述用集成电路比较器组成的脉冲幅度甄别器的工作原理。
集成电路脉冲幅度甄别器由电压比较器接成交流耦合施密特电路而组成。
脉冲信号接到电压比较器的反向输入端,,而同向端加上阈电平VT。
比较器的输出信号经过电容反响到同相端,为正反响连接方式。
平时,甄别器输出处于高电平,当输入信号的幅度高出与阈电平时,甄别器触发,输出电压跳变,从高电平到低电平,幅度为两者之差。
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4.12脉冲幅度甄别器的主要指标是什么?
主要指标:
1.输入矫捷度
2.牢固性
3.涨落或阈模糊区
4.输出脉冲的幅度、宽度
5.甄别阈范围
6.速度(响应和恢复的快慢)
4.13平时如何解决单道解析器中的准时误差问题?
最直接的方法是:
延缓下甄别器的输出脉冲,再拉宽上甄别器的输出脉冲,从而使得作为反吻合信号的Vu`可完好禁止下甄别器的Vl`输出。
4.14试画出单道脉冲幅度解析器的一种结构方框图,说明原理。
4.15单道解析器的主要指标是什么?
单道主要指标:
1.动向范围
2.线性
3.八小时牢固性
4.温度系数
5.双脉冲分辨时间
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6.最高计数率
7.输入脉冲要求
8.输出脉冲为正极性
4.16单道解析器的主要用途有哪些?
单道脉冲幅度解析器每测一个能谱需逐点改变阈值,费时费力,误差大,但结构简单,价格低价。
能够选择感兴趣的幅度范围或选必然的能量范围信号作为校正信号,仍有广泛的应用。
4.18什么是ADC的道宽?
什么是ADC的变换系数?
它们之间有什
么关系?
道宽:
单位道数之间的电压幅度。
变换系数:
单位幅度可变换成的道数
两者成倒数关系
4.26线性放电型ADC和逐次比较型ADC各有什么优缺点?
线性放电型,电路简单,道宽一致性好,便于生产,但变换时间较大,而且随着道数的增加,变换时间也会增加。
逐次比较型,变换速度快,易于生产,功耗低,价格低,但道宽一致性较差。
4.28什么是ADC的零道阈或偏置,有何实质意义?
偏置或零道阈是指模数变换器的零道所对应的输入信号幅度。
引入偏置一方面能够节约储藏区,另一方面能够把感兴趣的幅度谱扩大到最大道数范围进行测量,从而提高分辨率。
4.29ADC的积分非线性和微分非线性是如何定义的?
积分非线性:
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微分非线性:
第五章
5.1前沿准时中,若输入信号前沿为线性变化,达峰时间tM=2.0ns,
最大幅度VM=10V,阈值VT=0.1V。
求输入信号幅度从0.1V变到10V
时的准时误差。
5.3前沿准时中,设输入信号前沿线性增加,上升时间1.0ns,阈值约
0.1V。
输入信号上升时间变化为±0.2ns,幅度从0.1V变到10V,求
前沿准时误差。
5.4前沿准时中,设输入信号为,阈值为VT。
1.若是输入信号幅度从V1min变到V1max,而时间常数τ不变,求
前沿准时的准时误差。
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2.若是输入信号幅度V1不变,而时间常数从τmin变到τmax,求
前沿准时的准时误差。
3.若是输入信号的幅度和时间常数同时如(1.),(2.)中的变化,求前沿准时的准时误差。
5.7设起停型时幅变换器的充电电容C为200pF,充电电流I=10mA。
求初步信号和停止信号之间的时间间隔为50ns时,时幅变换器的输
出幅度为多少伏?
∵Δt=50ns
∴Vo(t)=(I/C)·Δt=5(V)
5.9一个起停型时幅变换器,恒定电流的最大值为8mA,最小充电电
容为100pF,最小输出幅度为0.1V。
求这个时幅变换器能测量的最小
时间间隔为多少?
∵Vo(t)=(I/C)·Δt
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∴t
CVmin(t)
1.25(ns)
I
5.11由起停型时幅变换器和多道脉冲幅度解析器组成一个时间多道
解析器。
时幅变换器中恒定电流I为1mA,变换电容C为100pF,多
道脉冲幅度解析器道数为1000道,最大解析范围为10V。
求这个时
间多道解析器能测量的最小时间间隔是多少?
∵Vmin(t)=1000/10=0.1(V)
∴
第六章
6.1设有六级十进制计数单元组成定标器的计数电路,当输入信号计
数率n=105时,第一级十进制单元的计数率损失δ1
。
求:
/s
=1%
1.
输入计数率n=106/s时的δ1值
2.
若第六级十进制计数单元最高计数率
f6max=105Hz,该机的计数
损失δ6为多少?
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6.2线性率表以以下图所示。
在计数率
n=105/s时,输出电压相对统计
误差σv
o为10%,C1
,
,μ
。
若
n
减小为
2
,
/V
=200pFR=50kC=0.02F
10/s
要求保持输出电压值和相对统计误差不变,R值也不变,求出C1和C
的数值。
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由于σv,Vo保持不变,n从105/s减小为102/s,
∴C=0.02μF×100=20μFC1=0.2μF
6.3试说明多道解析器三种基本数据获取方式的特点。
画出PHA,MCS方式简单的工作流程图。
(1)PHA图6.2.6
指定道址内容加1。
(2)MCS图6.2.13
准时间序次测量各段时间间隔内的计数,依次把测量结果存入各个道的储藏
单元内,仿佛多个定标器在各段时间内进行计数测量。
(3)LIST
幅度---时间,波形记录。
6.5一个8192道解析器,每道最大计数容量为106,用每片储藏容量
4k×8位储藏器芯片组成多道解析器的数据储藏器,问最少需要多少
片?
它需要多少根地址线?
6.10多参数谱数据获取方式与单参数谱数据获取方式上有何差别?
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如何实现多参数谱数据获取?
多参数谱获取方式需同时测量多个相关系事件中的多个参量的概率分布。
获取方式主要有三种:
事件记录方式,数字窗方式,联合存贮方式。
6.11分布式办理系统有何特点?
分布式办理系统的主要特点是子系统中的办理机分担了主计算机所必定进行的实时办理任务,这就使系统拥有更高的工作效率。
6.12CAMAC系统由哪些基本特点?
它给出了哪些方面的标准规
定?
特点:
1)它是用于实现信息与数字之间的互相变换,而不是用于进行脉冲信号的放大、成形等信号办理。
2)它拥有简单的指令系统。
3)它拥有“双面向特点”的接口作用。
4)它带有一个拥有广泛功能的数据传输通道----机箱总线。
标准规定:
规定了插件之间以及插件和计算机之间的信息传达方式,包括对机箱总线、机箱控制器、机箱总线对功能插件的要求都有详尽的规范。
6.13什么是NIM数字数据总线标准?
NIM/GPIB插件有什么特点?
1964年美国NIM委员会首次宣告了NIM插件的技术规范,这是一个相看作功的仪器模块化标准,它的最初目的是使功能插件阵列组装成核仪器系统的过程变得简单调些。
在NIM标准中,只规定了机械特点、电源电压、信号标准和一个
42芯的后边板联接器。
NIM/GPIB功能插件中原有NIM插件的功能仍旧保留。
NIM/GPIB功能插件的机械尺寸、电源、信号标准和42芯联接器都吻合NIM标准,只有与现在技术规范无抗争的一些特点才能够增加。
6.14在GPIB总线上信息交换采用“三线握手”技术,它有什么特点?
它保证了讲者设备只有在全部听者设备已准备好接收数据时,才会向数据总线发
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送有效数据,而且素来保留这组数据到全部听者设备全部收到数据时才予以撤掉;而听者方面,不论他们的速度互相有否差别,都将在全体准备达成,并收到“数据有效”信号后,才从数据总线上接收一组已经牢固的有效数据。
这个通讯过程是严格可靠和正确无误的,它赞同在GPIB总线上“快”和“慢”设备能够同步地操作。
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