《核电子学》练习习题解答.docx

1、核电子学练习习题解答优选文档 你我共享第一章1.1 核电子学与一般电子学的不同样在哪里？以核探测器输出信号的特点来说明。在核辐射测量中，最基本的特点是它的统计特点、非周期性、非等值性，核电子学解析这种信号，经办理获取适用的信息。1.4 当探测器输出等效电流源 io (t ) I 0 e t / 时，求此电流脉冲在探测器输出回路上的输出波形并谈论 R0C0 的情况。V0(s) = I0(s)R0(1/sc)=I01/(s+1/) R0(1/sc0)/( R0+(1/sc0) =( I 0/ c0)1/(s+1/ ) (s+1/ R0 c0)当 R0 c0时， R0 c0知识改变生活优选文档 你我

2、共享1.5 如图，设 ，求输出电压 V(t) 。1.6 表示系统的噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压可否就是等效噪声电压？为什么？ENV ENC ENN ENE (FWHM) NE知识改变生活优选文档 你我共享不是1.7 设探测器反向漏电流 I D=10-8 A，后级电路频宽为 1MHz, 计算散粒噪声相应的方根值和有对于 I D 的比值。diD 2 2I D e df 5.66 10 11 A =diD25.66 10 3=I D1.8 试计算常温下（设 T=300K ）5M 电阻上相应的均方根噪声电压值（同样设频宽为 1MHz ），并与 1MHz 能量在 20pF 电容上

3、的输出幅值作比较。dv2di2R24kT df R22.88 10 5 VR E1CV22 V2E/ C0.126V1.9求单个矩形脉冲 f（t）经过低通滤波器， RC=T，RC=5T，及 RC=T/5，时的波形及频谱。U知识改变生活优选文档 你我共享t1.10 电路中，若输入电压信号 Vi （t）=（t），求输出电压信号 V0（t），并画出波形图，其中 A=1 为隔断用。知识改变生活优选文档 你我共享1.12 设一系统的噪声功率谱密度为 Si ( ) a2 b2 / 2 c2 / ，当此噪声经过以下图电路后，求 A 点与 B 点的噪声功率谱密度与噪声均方值。对A点：噪声均方值：知识改变生活优

4、选文档 你我共享对B点：噪声均方值：第二章2.1 电荷矫捷前置放大器比电压矫捷前置放大器有什么优点？为什么把反响电容称为积分电容，作用是什么？优点： VOM 牢固性高，能用高能量分辨能谱系统Cf 起积分作用，当 A 很大时，知识改变生活优选文档 你我共享2.2 试对以下图典型的电荷矫捷前置放大器电路在输入冲击电流I(t)=Q (t) 时，RfCfi(t) A1Vo ( t )（1）求 Vo(t)的一般表达式（2）当 Cf =1pF, Rf =109时，画出大体波形并与 Rf时作比较。（1）（2）Rf Cf=10910-12=10-3(S)V(t)2t知识改变生活 -Q/Cf10-3优选文档 你

5、我共享2.4 一个低噪声场效应管放大器，输入等效电容 Ci=10pF，输入电阻Ri=1M ，栅极电流 I G=0.1A，跨导 gm=1mA/V ，CgsCc，放大器频带 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；（=3.6ev/电子空穴对， e=1.610-19 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）知识改变生活优选文档 你我共享（2）ACQ =1/Cf=1 1012 V/C ACE=

6、e/(Cf )=44.4 mv/Mev（3）A0=gmR6/(1-A 3)=3000（4）tr0=2.2RaCa/(1+A 0F0)=2.2Ca(Ci+Cf )/gmCf =13.2 ns2.7 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

7、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，知识改变生活优选文档 你我共享结果：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

8、中采用了什么措施，目的是什么？知识改变生活1 2 3优选文档 你我共享+18V245.1K 1.5K 0.01u 30u24Q220K Q30.01uQ4Q12KVi(t)6.2kVo(t)51030u5010u3.6k9.1k-18V240.01u 30ua：T1 共射极放大， T3,T4 两级共集电极放大恒流源作负载， 10自举电容，电压并联负反响。1 2 3b：知识改变生活优选文档 你我共享T1 共基， T2 共射， T3 共集， T4，T5 互补复合随从器。1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？知识改变生活优

9、选文档 你我共享不同样之处，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 = 2 时满足，即 =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。知识改

10、变生活优选文档 你我共享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。知识改变生活优选文档 你我共享脉冲经过 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

11、：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。知识改变生活优选文档 你我共享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

12、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。知识改变生活优选文档 你我共享+Ec500C1KC2T2470.8-8T1T3Vi50510 VoC1 0.8-8-EcT1 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

13、连接时， 由于电缆电容较大， 测量时间就会变得很长。1 2第四章4.1 在图 4.1.3 的集成电路脉冲幅度甄别器中， 若 V H=0V ，V L=2.6V，R2=510，R3=5.1 ，R4=100，求滞后电压？知识改变生活优选文档 你我共享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=100A，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

14、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,知识改变生活优选文档 你我共享2 3（2） 同理，代入 F=100mHZ,m=7500，H=0.667mV/道， P=1500道/V4.7 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。A1 DV1( t ) Vc ( t )Vi(t)A2Vo(t)CHTVFTitleSize NA4Date: 12File:知识改变生活2 3优选文档 你我共享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

15、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 V T。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。知识改变生活优选文档 你我共享4.12 脉冲幅度甄别器的主要指标是什么？主要指标

16、：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 V u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双脉冲分辨时间知识改变生活优选文档 你我共享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

17、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

18、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。4.29 ADC 的积分非线性和微分非线性是如何定义的？积分非线性：知识改变生活优选文档 你我共享微分非线性：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

19、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 V 1max，而时间常数 不变，求前沿准时的准时误差。知识改变生活优选文档 你我共享2 若是输入信号幅度 V1 不变，而时间常数从 min 变到 max ，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？t=50nsVo(t)=(I/C) t=5(V)5.9 一个起停型

20、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) t知识改变生活优选文档 你我共享 tC Vmin (t )1.25(ns)I5.11 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

21、入信号计数率 n=105 时，第一级十进制单元的计数率损失 1。求：/s=1%1输入计数率 n=106/s 时的 1 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 6 为多少？知识改变生活优选文档 你我共享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 vo 为 10%，C1，。若n减小为2，/V=200pF R=50k C=0.02 F10 /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。知识改变生活优选文档 你我共享由于 v，V o 保持不变， n 从 105/s 减小为 102/s，C=0.

22、02F100=20F C1=0.2F6.3 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4k8 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？知识改

23、变生活优选文档 你我共享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。6.12 CAMAC 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

24、。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， 才会向数据总线发知识改变生活优选文档 你我共享送有效数据，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。知识改变生活