可程控核能譜信號放大器設(shè)計

摘要：為了提高能譜測量系統(tǒng)中放大成形部分的靈活性，采用單片機控制DAC與一級放大結(jié)合的方法，研制一種放大倍數(shù)可程控的核能譜信號放大器，使其能同時適用于X熒光儀，伽瑪譜儀等核能譜測量儀器，實現(xiàn)0～100倍程控放大。試驗測試結(jié)果表明，設(shè)計電路完全達到設(shè)計指標(biāo)要求。
關(guān)鍵詞：核能譜信號；程控放大；濾波成形；DAC

0 引言
核能譜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能譜測量系統(tǒng)的分辨率。本文對傳統(tǒng)的核能譜信號放大器的不足之處進行了改進：傳統(tǒng)的核信號處理儀器放大倍數(shù)固定、不能靈活地變換信號放大倍數(shù)，放大電路都是針對具體的探測器設(shè)計，不具有通用性，本設(shè)計針對這一問題應(yīng)用一級固定放大倍數(shù)電路結(jié)合DAC轉(zhuǎn)換實現(xiàn)單片機可程控放大倍數(shù)，使核能譜信號放大器的放大倍數(shù)靈活變換，用戶可根據(jù)需求自行設(shè)置處理；本設(shè)計采用高速的12位DAC芯片設(shè)計方案，使系統(tǒng)具有高集成度、低功耗等特點，提高了核信號處理時脈沖的通過率，實現(xiàn)了準(zhǔn)確地對處理后信號進行程控放大，提升了儀器性能。
基于譜儀放大器的改進空間，本文設(shè)計研制一種通用的、放大倍數(shù)可程控的核能譜信號放大器，使其能同時適用于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，程控放大，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；程控放大電路包括一級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。

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行微分時所引起的下?lián)?，使脈沖單調(diào)地回到基線，它改善了計數(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數(shù)率的譜儀系統(tǒng)。圖2為設(shè)計電路及實驗測試信號圖。