06譜儀放大器a

1、7 譜儀放大器7.1 概 述 放大器在核測量系統(tǒng)中的作用圖 放大器在測量系統(tǒng)中的位置前面闡明了前置放大器的功能是解決和探測器的配合以及對探測器信號進行初步放大和處理。但是前置放大器輸出的脈沖幅度和波形并不適合后面分析測量設(shè)備（單道分析器、多道分析器等）的要求。所以對信號還需要進一步放大和成形，在放大和成形的過程中必須嚴格保持探測器輸出的有用信息(如射線的能量信息和時間信息)，盡可能減少它們的失真。這樣一個放大和成形任就由放大器來完成。本章重點討論用于核輻射能譜儀中的放大器，通常也稱為譜儀放大器，或相對于前置放大器，稱之為主放大器。圖給出了放大器在測量系統(tǒng)中具體位置。通常在能譜測量中所用的放大器

2、，主要看其在能譜測量中對能量分辨率的影響大小，盡可能降低它的影響，以至可以忽略不計?，F(xiàn)在譜儀放大器的性能也日益完善，發(fā)展了濾波成形技術(shù)、基線恢復、堆積拒絕技術(shù)，建立了適用于高計數(shù)率高能量分辨率的譜儀放大器，較好地滿足了核輻射能譜測量的需要。放大器的輸出信號要適應分析測量設(shè)備的要求，必須解決兩個問題。一個是把小信號放大到需要的幅度。另一個是改造信號形狀，通常稱為濾波成形， 目的是放大有用的信號，降低噪聲，提高信號噪聲比，適合于后續(xù)電路的測量。當然在這個過程中盡可能不損失有用的信息。為了說明放大器的任務，這里舉一個簡單的例子。圖（a）所示的波形為前置放大器的輸出信號，其尾部衰減時間常數(shù)通常在幾十微

3、秒以上，而上升時間通常為幾十納秒左右。這樣的堆積信號是很難進行放大的，因為信號很容易使放大器阻塞而失去放大功能，而且后面分析測量設(shè)備也無法進行正常的分析及處理。如果讓信號通過一個由電阻R，電容C組成的微分電路，其RC時間常數(shù)遠小于信號的衰減時間常數(shù)，就可以使堆積的信號分開，并從基線開始增長，如圖（b）所示的波形。這就是簡單的濾波成形電路。無論是進一步放大或濾波成形，都必須保持由探測器輸出的信息：幅度信息和時間信息。實際上，在能譜測量中對時間信息往往并無要求，所以在濾波成形時就不必考慮時間信息方面的要求，同樣在時間測量中對能量信息無要求時，也不必考慮能量信息的要求。圖 前置放大器輸出信號通過RC

4、微分電路后的波形（a）前置放大器輸出波形；（b）通過RC微分電路后的波形；（c）RC微分電路 譜儀放大器的框圖介紹過去在核物理實驗中由于探測器本身的能量分辨率不高，一般的脈沖放大器就可以滿足測量上的要求。隨著探測器的發(fā)展，尤其是各種半導體探測器的出現(xiàn)，使探測器的性能有了很大的提高。往往要求放大器對總的能量分辨率的影響不超過萬分之幾，因此對放大器引起能量畸變的各種因素都要加以考慮。原有的放大器就不再能適應新的需要了。放大器的研制是放在提高測量能譜的精度和提高計數(shù)率的兩個方面。在譜儀放大器中，為提高信號噪聲比，采用濾波成形電路，往往采用一次微分和三次到四次的積分濾波成形電路。在計數(shù)率高的情況下，信

5、號堆積或隔直電容充放電會引起的基線漂移使譜線變寬。分辨率變壞，峰位移動。要解決這些問題又引進了基線恢復器。另外高計數(shù)率條件下脈沖堆積的影響將是十分嚴重的，導致能量分辨率變差，能譜畸變。采用堆積拒絕電路，剔除堆積信號，將使放大器的性能進一步得到改善。圖給出了幾種常用譜儀放大器的框圖。圖 譜儀放大器原理的方框圖從這些框圖中也可以看出譜儀放大器的性能愈好，結(jié)構(gòu)也就愈復雜。根據(jù)實驗要求不同，譜儀放大器可以選擇不同的形式。 放大器的基本參量及測量方法一、放大器的放大倍數(shù)(增益)及其穩(wěn)定性放大器的放大倍數(shù)取決于前置放大器輸出幅值和后續(xù)分析測量設(shè)備所要求的信號大小。通常各種探測器的輸出信號由前置放大器放大后

6、，其幅度約在毫伏到伏量級而分析測量設(shè)置備要求多在幾伏到十伏左右。由此，通用放大器的放大倍數(shù)要求幾倍至幾千倍，而且可以調(diào)節(jié)。放大器的放大倍數(shù)穩(wěn)定性是放大器在連續(xù)使用的時間內(nèi)（如八小時）由于環(huán)境溫度的變化，電源電壓變化等因素導致放大器放大倍數(shù)的不穩(wěn)定程度。其結(jié)果是使測量到的能譜產(chǎn)生畸變，實驗結(jié)果誤差增大。例如：在目前高分辨率譜儀中放大倍數(shù)的變化0.1%也會影響測量結(jié)果，所以通常要求放大倍數(shù)的溫度系數(shù)在0.01%左右。當電源電壓變化1%時，放大倍數(shù)變化應小于0.05%。提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性最有效的方法是采用深度負反饋，負反饋愈深，即A0F愈大，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性也就愈好。為放大器無反饋時的放大倍數(shù)，一

7、般在幾百至幾千倍，為反饋系數(shù)，一般在零點幾的量級。對于譜儀放大器的放大倍數(shù)定義為：用階躍電壓或上升時間足夠小，寬度足夠?qū)挼木匦蚊}沖作為輸入信號，在一定的成形電路時間常數(shù)條件下，輸出脈沖幅度和輸入脈沖幅度之比。測量放大倍數(shù)的實驗裝置，如圖所示。圖 測量放大倍數(shù)的實驗裝置圖精密脈沖發(fā)生器被測放大器脈沖高度表精密脈沖發(fā)生器可以讀出輸入信號幅度，脈沖高度表可以讀出輸出信號幅度。測量時，首先將輸入信號幅度從小到大逐步輸入到放大器輸入端，同時觀察放大器輸出信號幅度。當輸入信號幅度增大，而輸出信號幅度不再增大時，則表示放大器進入了飽和狀態(tài)，從而可以測量到放大器輸出的動態(tài)范圍。一般調(diào)節(jié)輸入信號幅度，使輸出信號

8、幅度在放大器輸出動態(tài)范圍的中間附近，在這樣條件下，測量放大器的放大倍數(shù)。放大器的放大倍數(shù)穩(wěn)定性主要取決于環(huán)境溫度和電網(wǎng)電壓變化的影響。所以測量時，只要將被測放大器放在溫控裝置中，改變溫度，待平衡后，測出它的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，A為規(guī)定溫度和設(shè)置電壓條件下的放大倍數(shù)。同樣只改變被測放大器的電網(wǎng)電壓，測出放大器的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)的穩(wěn)定性二、放大器的線性放大器的線性是指放大器的輸入信號幅度和輸出信號幅度之間的線性程度。在譜儀中的放大器，對線性要求特別高，應保證在允許的信號幅度范圍內(nèi)，對于不同輸入信號幅度，放大倍數(shù)應保持不變。但實際上，在所規(guī)定的信號幅度范圍內(nèi)還是隨著輸入信號或者輸出信號幅度

9、變化而有一個微小的變化。當這個變化超過允許的數(shù)值時，就會給能譜測量帶來了不允許的畸變?！熬€性”在譜儀放大器中是一個很重要的指標。理想的放大器幅度特性是一條通過原點的直線。實際上放大器總是存在著非線性。通常把非線性分為積分非線性與微分非線性。積分非線性（INL）定義：（）如圖（a）所示，指放大器的實際輸出特性與理想輸出特性之間的最大偏差，為最大輸出額定信號幅度。圖 （a）積分非線性定義示意圖（b）微分非線性定義示意圖積分非線性直接影響到能量刻度誤差及使峰位發(fā)生偏移。微分非線性（DNL）定義：（）如圖（b）所示，是指實際測量到的放大器輸出特性曲線上某處的斜率，也就是放大器放大倍數(shù)。微分非線性給出放

10、大器在不同的輸出幅度時放大倍數(shù)的變化。由于存在微分非線性，會使能譜產(chǎn)生畸變。對于放大器通常只給出積分非線性的指標，其值一般為千分之幾，好的為萬分之幾，最大輸出幅度一般10伏。產(chǎn)生非線性的原因是放大器中所用的器件（如晶體管和運算放大器等）的參數(shù)隨著工作電流或電壓變化而變化，從而使放大倍數(shù)也隨著變化。改善放大器線性的方法，可以簡單歸結(jié)為：（1）合理選擇工作點，在輸入信號作用下盡可能減少工作電流的變化。（2）采用負反饋方法，它可以使放大器非線性減少到原來的。圖給出了用電橋法測量放大器積分非線性的方框原理圖及波形圖。圖 電橋法測量放大器積分非線性原理的方框圖及波形圖測量原理簡述如下：精密脈沖發(fā)生器輸出

11、信號一路加到電橋A端，并加到示波器的外觸發(fā)便于觀察。另一路經(jīng)過衰減器后加到放大器，再輸出到電橋的B端。被測放大器處于反相放大的狀態(tài)。電橋的二個標準電阻，通常取幾k至十幾k。為避免示波器過載，另外加二個限幅二極管D1和D2。示波器從電橋N點觀察并測量放大器的積分非線性。通常測量過程是調(diào)節(jié)精密脈沖發(fā)生器輸出幅度至放大器額定最大輸出幅度V0max仔細調(diào)節(jié)衰減器使電橋A，B兩端輸入幅度正好大小相等，方向相反。由示波器觀察到波形中的OA和CP在同一個水平上。然后再逐漸減小發(fā)生器的輸出幅度，這時從示波器中測量N點的數(shù)值VS，找出最大值，即波形中CP線偏離OA水平線的最大偏差值VSmax?？梢圆捎孟旅婀接?/p>

12、算放大器的積分非線性()這是推薦的一種簡便的近似計算方法。三、放大器的噪聲和信號噪聲比放大器輸出信息中，總是由信號、噪聲和干擾組成。干擾信號是外部的，可以通過各種方法減少到最小。對于噪聲是由前置放大器輸出噪聲和放大器輸入端自身的噪聲所決定的。通?？紤]放大器輸入端的噪聲只要比前置放大器輸出端的噪聲小一個量級就能滿足要求。在具體使用放大器時還應考慮信號噪聲比，由于核輻射探測器輸出信號較小，噪聲疊加在有用信號上，能使能量分辨率變壞，因此如何提高信號噪聲比就成為重要問題。前面已推導前置放大器輸出的噪聲功率譜密度為，因此在放大器內(nèi)部采用合適的濾波成形電路來限制頻帶，就能夠抑制噪聲。利用寬帶脈沖示波器可以

13、測量放大器的噪聲。調(diào)整放大器處于正常工作條件下，無信號輸入時，在放大器輸出端用示波器觀察，讀出噪聲的峰-峰值，則折合到放大器輸入端噪聲的均方根值（）A為放大倍數(shù)。這種測量放大器噪聲的方法很簡單，但受觀察者判斷大小的影響較大，故測量誤差較大。同樣在無信號輸入時，超高頻毫伏計也可以測量放大器輸出端的噪聲值，則折合到放大器輸入端噪聲均方根值（）式中1.13是用測量正弦有效值的交流表來測量噪聲電壓均方根值的修正系數(shù)。應該注意這種測量方法要求超高頻毫伏的帶寬至少比放大器帶寬大十倍，同時自身噪聲電壓很低。四、放大器的幅度過載特性放大器工作有一個線性范圍，當超出線性范圍時，就要產(chǎn)生兩種情況：超過線性范圍較小

14、時，放大器還能正常工作，只是它的非線性系數(shù)變大。當超出線性范圍很大時放大器在一段時間內(nèi)就不能正常工作。例如：在測量同位素的低能X射線產(chǎn)生的脈沖信號時，伴隨有高能射線產(chǎn)生特大的脈沖信號，就可能使放大器獲得比正常幅度大上幾百倍的輸入脈沖，其結(jié)果使放大器在某級或幾級中使工作點遠離線性區(qū)，并使有的器件飽和，有的器件截止。這個大信號過后，放大器在一段時間內(nèi)不能恢復正常工作。在這段時間內(nèi)來的低能X射線信號就不能被正常放大，從而使測量產(chǎn)生誤差。這種現(xiàn)象就稱為放大器的幅度過載，也稱為放大器的阻塞。引起過載的脈沖信號稱為過載脈沖。這一段不能恢復正常工作的時間就稱為放大器的死時間。一般地講，引起過載的原因主要與放

15、大器中的耦合電容充放電有關(guān)。用一個簡單的單管放大器舉例說明，如圖所示。圖 單管放大器過載現(xiàn)象當輸入一個大幅度的正極性矩形脈沖，由于基極電位迅速上升，基極電流大大地增加，晶體管很快地飽和，以至輸入電阻很快降低為。對耦合電容C以時間常數(shù)為速度充電，由于很小，故C很快充到輸入電壓，相當于一個微分電路。這個大脈沖信號消失時，基極電壓很快下降變負，晶體管截止，其輸入電阻為，對耦合電容C以時間常數(shù)為速度放電。由于很大，>>，故放電時間就很長了，其波形如圖所示?？梢钥吹皆诖竺}沖信號消失后，基極電位變得很負，使管子處于截止狀態(tài)。在這一段截止時間里，所有正常的輸入信號都不能正常地放大。由于放電時間較

16、長，就可能使死時間比正常脈沖寬度大上幾十倍到幾千倍。解決辦法：（1）盡可能采用直流耦合，從根本上消除電容充放電的現(xiàn)象。（2）當有耦合電容時，從電路上采用差分放大器的形式可以具有良好的抗過載性能。（3）也可以從濾波成形的角度來看，使輸入脈沖變窄，從而可以縮短電容的充電時間。（4）在輸入端加一級限幅電路來限制過載脈沖。當然還可以有一些其它方法。在消除過載現(xiàn)象時，以上一些方法往往是同時采用的?？惯^載性能可用“過載恢復時間”來表示。它定義為：在給定過載程度的條件下（如超過正常信號值的200倍到1000倍），放大器輸出波形回到基線并保持在基線附近最大額定輸出電壓±1%的一個帶內(nèi)，小信號增益已回

17、到正常時所需要的時間。然而，由于過載引起的下沖還與放大器的成形電路時間常數(shù)、輸入脈沖寬度有關(guān)，故通常是在一定的成形時間常數(shù)下，抗過載性的表示：規(guī)定過載脈沖幅度為最大線性輸入幅度的多少倍，過載恢復時間則以不過載時的脈寬多少倍來度量。例如某放大器的過載特性是過載100倍，過載恢復時間為不過載脈沖寬度的2.5倍。圖（a）為過載特性測試裝置圖，可以看到在放大器輸入端，由精密脈沖發(fā)生器輸出的過載脈沖中混合一個小幅度的正弦信號輸入。在過載脈沖后，當正弦信號已被正常放大，則說明放大器已經(jīng)恢復正常，從而可以測出放大器過載恢復時間，如圖（b）所示。測量過載恢復性能時，應特別注意調(diào)整好放大器極-零相消電路，使輸出

18、脈沖既不產(chǎn)生下沖，又能盡快地回到基線，否則測量結(jié)果的誤差將會很大。也可以用示波器觀察放大器輸出端在過載脈沖后，開始出現(xiàn)噪聲的時刻，來測量放大器過載恢復時間。這是一種比較簡單實用的測量方法。圖（a）放大器過載特性測度裝置圖 （b）放大器過載特性波形圖五、放大器的計數(shù)率過載特性在能譜測量中可以發(fā)現(xiàn)，當信號脈沖的計數(shù)率從小到大變化時，所測到的能譜也會發(fā)生變化。當計數(shù)率很低時，隨著計數(shù)率改變，能譜變化很小，可以忽略。但當計數(shù)率越大時，譜線發(fā)生的變化就愈嚴重。在高計數(shù)率條件下，由于信號堆積造成了譜線嚴重的畸變，反映在測量結(jié)果中，譜峰展寬，峰的位置發(fā)生偏移，甚至出現(xiàn)假峰。放大器中，由于計數(shù)率過高所引起的脈

19、沖幅度分布的畸變稱為放大器的計數(shù)率過載。一般要求在某一計數(shù)率時峰值偏移在規(guī)定的數(shù)值以下，此計數(shù)率為該放大器的最高允許的計數(shù)率。要改善放大器的計數(shù)率過載性能，在放大器內(nèi)部要加入適當?shù)臑V波成形電路，如微分電路可以使輸出脈沖變窄，極-零相消電路可以消除脈沖的下沖，這些措施都有利于計數(shù)率的增加。為克服高計數(shù)率引起的能譜畸變，譜儀放大器中引入了基線恢復電路和堆積拒絕電路。圖為測量放大器計數(shù)率過載性能的實驗裝置圖。圖 放大器計數(shù)率過載測試裝置圖通常在低計數(shù)率（幾百計數(shù)/秒）情況下，使輻射源（如Cs137）的譜峰在0.7Vomax左右，這里V0max為放大器最大輸出幅度。同時由精密脈沖發(fā)生器給出等幅脈沖加到

20、放大器，使放大器輸出等幅脈沖產(chǎn)生的峰在0.9Vomax左右。通過調(diào)節(jié)輻射源和探測器之間距離來改變探測器信號的計數(shù)率，測量精密脈沖發(fā)生器輸出信號峰的峰位變化和峰寬的變化。六、放大器的上升時間探測器輸出的信號通常有快的前沿和緩慢下降的后沿，上升時間主要對信號的前沿而言的。放大器的上升時間過大，會使輸入信號產(chǎn)生畸變，結(jié)果信號幅度變小了。如果放大器上升時間非常小，也帶來了一些不利因素，一則電路變得很復雜，二則增加了電路本身的噪聲，因此需要有一個合理的選擇。放大器輸出信號的形狀，取決于成形濾波電路，所以放大節(jié)上升時間必須比成形濾波電路的上升時間要小得多。設(shè)放大節(jié)上升時間為tr，濾波成形電路的上升時間，一

21、般最小為幾百納秒，故要求小于100納秒。當有個放大節(jié)時，放大器上升時間和各放大節(jié)上升時間的關(guān)系如下：（）當每一節(jié)上升時間相同時，則()當時，當時，每一個放大節(jié)的上升時間應小于45納秒。已知上升時間和帶寬的關(guān)系為：（）快的上升時間相應有寬的頻帶，因此核測量用的脈沖放大器通常是一個寬帶放大器，而采用負反饋是提高放大節(jié)上升時間很有效的方法。當輸出端分布電容很大時，由于輸出端分布電容不參加負反饋，電壓負反饋只能降低阻抗，不能減小輸出端分布電容CS。這時上升時間為2.2R0CS，R0為輸出阻抗。七、放大器的輸入阻抗和輸出阻抗對于放大器輸入阻抗大小的要求，取決于信號源的內(nèi)阻大小，而放大器的輸出阻抗則取決于

22、后續(xù)電路的要求。通常放大器輸出阻抗小一些好，以便能適應在不同負載情況下工作。為與輸出電纜匹配使用，輸出阻抗一般取50左右。 其它類型的一些放大器核信號放大器除了上面提到的從能譜測量角度的放大器外，還有一些其它類型的放大器。一、偏置放大器把輸入信號進行切割，將超過切割閾部分的信號再進行放大，故也稱為切割放大器。簡單原理見圖，為切割閾，輸入信號超過部分被線性放大。而幅度小于的脈沖將被割去，即不能通過放大器輸出。圖 偏置放大器示意圖它與低道數(shù)多道分析器相配合使用時，亦可以得到相當精確的能譜。二、快脈沖放大器快脈沖放大器是放大特別快的信號，往往要求在保留時間信息方面上使用，例如，它可以用在時間甄別，快

23、定時，小分辨時間及高計數(shù)率等電路中。它和譜儀放大器相比較，只是在時間響應上有快的特點。具體的講就是它的上升時間及下降時間都要求非?？?，一般在幾納秒到幾十納秒左右，而其它的指標，如放大倍數(shù)、噪聲等方面指標可以適當降低要求。三、弱電流放大器弱電流放大器正好與快脈沖放大器相反，要求它放大非常小而變化又非常緩慢的核信號。如積分電離室輸出信號可以用來表示射線強度，積分電離室的輸出信號電流可以小到1012A的量級，而它的輸出阻抗非常之大。放大這樣信號往往要用一種特殊電路，即弱電流放大器來完成。以上我們介紹了核放大器中的一些主要特點。抓住這些特點就可以較容易地理解后面具體電路中為什么會采取各種不同的措施，以

24、及在使用這些放大器時應該注意哪些問題。7.2 譜儀放大器的放大節(jié) 放大節(jié)的結(jié)構(gòu)譜儀放大器是由許多單元電路組合而成的。其中主要單元是幾個放大節(jié)。放大節(jié)通常由一個高增益的運算放大器（可以由分立元件或者集成電路組成）和一個反饋網(wǎng)絡所組成。前面分析放大器上升時間時，已經(jīng)提到放大節(jié)的一升時間要大大優(yōu)于放大器的上升時間。實際上放大器很多指標在很大程度上取決于單元放大節(jié)指標的優(yōu)劣，所以對放大節(jié)的選擇是非常重要的。選擇一個好的放大節(jié)，才能夠保證譜儀放大器的良好性能。對于放大節(jié)的基本要求可以從對譜儀放大器的要求中提出。簡單歸結(jié)為：放大倍數(shù)及其穩(wěn)定性、線性、上升時間和過載等性能的要求。在分析譜儀放大器特性時，很多

25、地方都提到改善指標的有效辦法是采用負反饋方法。當然，在放大節(jié)的具體電路中也確實都采用負反饋的方法，所以有時也稱負反饋放大節(jié)。譜儀放大器中最常采作的反饋形式是電壓并聯(lián)負反饋和電壓串聯(lián)負反饋二種，如圖所示。圖 常用運算放大器負反饋開（a）并聯(lián)負反饋 （b）串聯(lián)負反饋由于現(xiàn)時的放大節(jié)全部采用直流耦合形式，所以也稱為運算放大單元，所有運算放大器的特性在這里可以直接引用。圖(a)為反相端輸入形式。 增益 輸入阻抗輸出阻抗 F為反饋系數(shù)，為開環(huán)放大倍數(shù)，為開環(huán)時的輸出阻抗。圖(b) 為同相端輸入形式。 增益 輸入阻抗輸出阻抗為開環(huán)時的輸出阻抗。由于負反饋作用，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了（1+AoF）倍，非線性

26、也得到改善，縮小了（1+AoF）倍，頻率響應的帶寬，大體上說增加了（1+AoF）倍，當然相應的上升時間大致也減小了（1+AoF）倍，所以要改善放大節(jié)的性能，首要問題是提高負反饋深度。反饋系數(shù)F因具體需要而確定的，盡可能增加放大節(jié)的開環(huán)放大倍數(shù)Ao是十分必要的。有時，為了得到大的開環(huán)放大倍數(shù)，除了增加級數(shù)外，還適當加入一些正反饋（如自舉電路）。一般開環(huán)放大倍數(shù)取在102104量級。放大器中自身的噪聲大小也是很重要的，從理論上說，無反饋放大器能獲得最低的噪聲，因此不能用負反饋來改善放大器的信噪比。為了降低噪聲，除了對輸入級的器件作嚴格的挑選外，在電路的接法上也需要注意。如圖所給 出兩種接法對噪聲的

27、影響。vi為輸入端信號，vn為輸入端噪聲。圖 （a）信號從反相端輸入 （b）信號從同相端輸入對于反相端接法的信號和噪聲的放大倍數(shù)分別為 （）對于同相端接法的信號和噪聲的放大倍數(shù)分別為 （） (7.2.3)由此可見，對于指標性能一樣的運算放大器，同相接法的信噪比性能要比反相接法的好。對于輸入級來講，一般總是希望接成同相放大器。在具體實驗中，探測器、前置放大器、譜儀放大器之間都需要有一段距高，而實驗室環(huán)境總存在各種電磁場的干擾。連接前置放大器和譜儀放大器的電纜就會感應到這些干擾信號，從而使信噪比變差。利用雙芯同軸電纜把信號傳送到差分放大器的輸入端，利用差分放大器抑制共模噪聲的特點而大大降低這種干擾

28、噪聲的影響。故譜儀放大器共模抑制比基本上由輸入放大節(jié)的特性所決定。圖 給出這種接法的原理圖，用來抑制強的干擾電磁信號是十分的效的。圖 抑制共模干擾的輸入放大節(jié)的接法示意圖對于譜儀放大器，還希望位于它前級的前置放大器的放大倍數(shù)大一些，盡可能減少對放大器內(nèi)部噪聲的放大量 。放大節(jié)中放大倍數(shù)由和R來決定，放大倍數(shù)的調(diào)整可以分為粗調(diào)和細調(diào)。粗調(diào)通常變換不同電阻，如圖（a）所示。細調(diào)也可以用這種方法，但顯然調(diào)節(jié)是非線性的，如圖（b）所示。在同相輸入端上用可變電阻組成分壓器，分壓器不會影響同相輸入端的負載，因此調(diào)節(jié)的線性很好，如圖（c）所示。圖 放大節(jié)增益調(diào)節(jié)的方案原理圖在放大器中對輸入放大節(jié)和輸出放大節(jié)

29、還有一些特殊的要求。通常輸入放大節(jié)要適應輸入極性的變化和阻抗匹配的要求，還要考慮過載特性和低噪聲。由于這些性能不能通過負反饋的方法來解決，因此還必須附加一些電路。輸出放大節(jié)由于信號幅度范圍大，要求有較大的線性范圍。此外，還要考慮輸出阻抗和匹配。在譜儀放大器中，一般有幾節(jié)都是相同結(jié)構(gòu)和形式的放大節(jié)，對不同的要求可以在電路上采取一些措施。 分立元件構(gòu)成的放大節(jié)電路介紹一、實際放大節(jié)電路的分析圖 負反饋放大節(jié)電路之一圖是一個結(jié)構(gòu)簡單的放大節(jié)，此電路由T1，T2組成差分放大器，T3組成單管放大器及反饋網(wǎng)絡組合而成。（1）采用差分放大器作為前級，可以提高電路的抗過載性能。輸入很大的正向脈沖時，可能使T2

30、管截止，這樣T1、T2管公共射級電阻Re（22k）作為T1管的射極電阻。此時輸入阻抗為（22k）并聯(lián)（1+）Re，由于（1+）Re>>，充放電時間常數(shù)近似為。當有很大的負向脈沖時，可能使T1管截止，這樣充放電時間常數(shù)也就為。這與在正常工作條件下的充放電時間常數(shù)相當接近，因而在過載信號的條件下就不會明顯出現(xiàn)基線漂移。（2）采用交直流分開的負反饋。從交流反饋來看是電壓串聯(lián)負反饋，故具有電壓串聯(lián)反饋的一切優(yōu)點。反饋系數(shù)（）為反饋信號，為輸出信號。反饋后的放大倍數(shù)只要A0足夠大，則（）電路內(nèi)部都采用直流耦合，由于沒有使用耦合電容，使電路的抗過載性能提高了。當然也帶來了另一個問題，即工作點的

31、漂移問題。這里用加強直流負反饋來穩(wěn)定電路的工作點。直流的反饋系數(shù)反饋反的直流放大倍數(shù)（）由此可見電路的工作點應該是很穩(wěn)定的。（3）要使負反饋后的放大節(jié)性能良好，開環(huán)放大倍數(shù)必須很大。這里我們來估算一下它的開環(huán)放大倍數(shù)。把（T3的e，b間的電阻）與RC1并聯(lián)視為T1的負載。差分放大器的放大倍數(shù)單管放大器的放大倍數(shù)放大器的開環(huán)倍數(shù)（）代入?yún)?shù)可以計算得到A0大約為103量級，可見開環(huán)放大倍數(shù)是滿足遠大于1的條件。（4）其它的一些器件作用二極管D2是把輸出脈沖限制在一個給定的數(shù)值上。靜態(tài)時，所以在D2的二端有2.2V的反向電壓，只要D2處于截止狀態(tài)，二極管的反向電阻非常大，不影響放大級正常工作。當輸

32、出負脈沖幅度的絕對值超過伏時，二極管D2導通的正向電阻非常小，VD約為0.60.7V，使最大輸出信號限制在2.9V左右。在輸出幅度大于2.9V時，放大器的線性被D2管破壞了。但是它限制了向后級放大節(jié)輸入的最大脈沖，再不會引起后級放大器的過載，從而提高了電路的抗過載特性，需要指出的是，二極管D2抗過載特性只對負信號起作用，對正信號來講不起什么作用。電容C6作為穩(wěn)壓管D1的旁路電容。D1總有內(nèi)阻存在，在高頻時這個電阻就顯得較大，通過C6的旁路，可以提高T3的放大倍數(shù)，也即提高了放大節(jié)的開環(huán)放大倍數(shù)。電容C5是調(diào)整高頻的反饋量，用以得到最好輸出波形。R1、C2、和、為退耦電路，作用是隔離放大節(jié)之間的

33、相互影響及隔離來自電源的影響，幾乎所有單元都要使用退耦電路。明確了退耦電路作用，在分析電路時可以撇開它，使電路簡易明晰。二、放大節(jié)電路實例圖所示的放大節(jié)可以作為輸入放大節(jié)。T1、T2組成差分放大器，T3組成共基極放大器，T4，T5組成互補射極輸出器，通過C3、R9構(gòu)成自舉電路。它的開環(huán)放大倍數(shù)，由于加了共基極放大器及自舉電路后，變得很大了，從而也加深了總的負反饋。圖 負反饋放大節(jié)電路之二圖電路可以等效為圖電路。差分放大器的放大倍數(shù)為T3的基極電路輸入電阻。共基極放大器的放大倍數(shù)為自舉作用下的動態(tài)電阻，為雙射極輸出器的輸入阻抗，這兩個電阻都是非常大的。所以（）T2管的密勒效應會使放大器的輸入電容

34、變大，頻率特性變壞，但由于T3管組成的共基極放大級的輸入阻抗非常小，這樣T2負載阻抗很小，它的放大倍數(shù)也就小，從而降低密勒效應。可見加入共基極電路改善了電路的頻率特性。互補的射極輸出器允許靜態(tài)電流很小，而動態(tài)電流可以很大，這樣有利于大信號輸出。對抗過載來講也有益處。同時由于它輸入阻抗大，輸出阻抗小可以縮小前后之間的相互影響，同時滿足信號前沿和后沿的要求，提高了雙向輸出的負載能力。作為輸入放大級，在很多譜儀放大器中也是極性轉(zhuǎn)換電路。從圖可以看到整個放大節(jié)具有深度負反饋，構(gòu)成了運算放大器形式。由于極性開關(guān)的作用，電路可以等效成同相端輸入和反相端輸入，如圖所示。圖 放大節(jié)簡化原理圖圖 放大節(jié)反饋示意

35、圖反相端輸入的放大倍數(shù)同相端輸入的放大倍數(shù)從圖中可以得到，反相端的輸入阻抗為560，同相端輸入阻抗940。為了與50的電纜匹配，在輸入端加了一個R1（50）的電阻，所以總的輸入阻抗近似為50。為了使放大節(jié)能安全可靠穩(wěn)定地工作，還需加進一些輔助電路。D1、D2兩個二極管保護T1、T2兩個晶體管不被反向的大信號損壞，D1、D2稱為保護二極管。D4、D5兩個二極管是平衡T4、T5在靜態(tài)時都能保持導通的狀態(tài)，同時可以對T4、T5的導通電壓起溫度補償作用，同樣D3二極管對T3的導通電壓起溫度補償作用。D6二極管在T5對C4充電較多時，可以通過D6正向小電阻放電。輸入放大節(jié)還要考慮低噪聲問題。第一級差分放

36、大管盡 量挑選噪聲系數(shù)小的管子。從以上單元的介紹，可以看到放大節(jié)電路用晶體管分立元件構(gòu)成，內(nèi)部的變化可以很多，而從外部來看，也就相當于深度負反饋運算放大器的同相端輸入或反相端輸入形式。線性集成電路技術(shù)的發(fā)展，運算放大器集成片在頻帶寬、轉(zhuǎn)換速率、負載能力等性能的提高、成本降低，已經(jīng)可以用來作為核子儀器放大器中的基本放大節(jié)，使電路設(shè)計及調(diào)整大大簡化。 集成運算放大器構(gòu)成的放大節(jié)電路從上面分析分立元件組成的運算放大器構(gòu)成的放大節(jié)電路中可以看到，譜儀放大器中放大節(jié)電路的各項指標要求較高，一般的集成運算放大器是無法滿足其要求的。必須對集成運算放大器提出一些特殊的要求。（1）上升速率上升速率是指在輸入端作

37、用很大的階躍信號，由于受內(nèi)部限制而得到輸出電壓的變化速率，單位是電壓/時間。集成運算放大器的瞬態(tài)特性在信號幅度不同時有很大的差別。輸入端有很大的階躍電壓信號時，集成運算放大器通常都能產(chǎn)生瞬時的飽和或截止現(xiàn)象，將使放大器的輸出電壓不能很快跟隨輸入階躍電壓變化。它是由于運算放大器中存在著各種雜散電容及運算放大器中的一些相位補償電容所引起的。譜儀放大器的放大節(jié)要求有快的上升速率。（2）相位補償放大節(jié)電路中運算放大器都接成負反饋連接形式。在低頻時具有180°的固定相移，而到反饋網(wǎng)絡的中頻和高頻段時，隨著頻率變化會產(chǎn)生一個附加的相移。當相移達到180°，放大回路增益A1時就會產(chǎn)生自激

38、振蕩。為了保證放大節(jié)電路穩(wěn)定工作，通常都對運算放大器采用相位補償電路。圖給出了一些相位補償方法的簡圖。只要相位補償電路參數(shù)選得合適，這些電路都可以使閉環(huán)放大器穩(wěn)定工作。但采用哪一種形式相位補償電路更合適，則根據(jù)放大器的上升速率和噪聲大小要求而決定。圖給出一個實用的集成運算放大器組成的放大節(jié)電路，它是同相端輸入的放大節(jié)電路。圖 相位補償方法原理圖圖 運算放大器組件構(gòu)成同相端輸入的放大節(jié)圖給出另一個實用集成運算放大器所組成的輸出放大節(jié)電路。它是反相端輸入的放大節(jié)電路。圖 運算放大器組件構(gòu)成反相端輸入的放大節(jié)圖中R1和R2電阻調(diào)整后使靜態(tài)輸出端電平為零電平。閉環(huán)放大倍數(shù)、和C1為相位補償電路。由T1

39、等元件組成供給組件中輸出級的正電源。由T2等元件組成供給組件中輸出級的負電源。與前面分立元件組成的放大節(jié)電路相比較要簡單得多，并且調(diào)整電路也非常方便。7.3 譜儀放大器中的濾波成形 濾波成形電路在譜儀放大器中的作用譜儀放大器基本上由放大節(jié)和濾波成形電路組合而成。對放大節(jié)來講其主要的任務是放大信號，而濾波成形電路主要任務：抑制系統(tǒng)的噪聲，使系統(tǒng)信噪比最佳。使信號的形狀滿足后續(xù)分析測量設(shè)備的要求。舉一個簡單例子來說明濾波成形電路在放大器中的作用。圖（a）給出了由的微分電路和的積分電路所組成的濾波成形電路。虛線以前的為前置放大器部分。微分電路放在譜儀放大器的輸入端，用來消除輸入脈沖的迭加現(xiàn)象并使它的

40、寬度變窄，提高電路的計數(shù)率容量，積分電路一般放在電路最后或較后部分，使輸出的波形有一個較平坦的頂部，更適合于分析測量系統(tǒng)的要求。中間加的放大節(jié)A1和A2是起隔離級作用，減少濾波成形電路之間的相互影響。為討論方便取。各點波形如圖（b）所示。由于微分電路及積分電路是線性電路，所以有關(guān)幅度的信息通過濾波成形電路后并沒有損失。圖 CR-RC濾波成形電路及各點波形從噪聲分析中已經(jīng)知道，輸出端的噪聲和譜儀放大器的頻帶寬窄有關(guān)，只要縮小放大器的帶寬，噪聲就可以減少。而濾波成形電路功能也就是在盡可能保持信息的條件下縮小放大器的帶寬，以能獲得最佳的信噪比。濾波器既然具有一定的頻率響應，就必然具有一定的沖擊響應，

41、它在頻域里是盡可能濾去噪聲的各頻率成分，保留信號的頻率成分，而在時域里也就確定信號的形狀。由于時域和頻域的必然聯(lián)系，主要用于提高信噪比的濾波器也就是信號成形電路。同一電路按使用的不同要求，既可以稱為濾波器，也可以稱為成形電路，這里我們通稱為濾波成形電路。對譜儀放大器中的濾波成形電路的要求可以簡單歸結(jié)如下：（1）通過濾波成形后要求輸入和輸出應嚴格保持線性關(guān)系。（2）盡可能提高放大器的信噪比。（3）減小輸入脈沖寬度，減少堆積和基線的變化，提高電路的計數(shù)率響應。（4）成形后的最后輸出波形應適合后續(xù)電路要求。（5）濾波成形電路應盡可能簡單，參數(shù)可以調(diào)節(jié)，以達到最佳效果。 最佳濾波器的討論在理論上總是可

42、以根據(jù)信號和噪聲的不同頻譜求出一種最佳濾波器，使信噪比最大。但是理論上的最佳濾波往往是無法實現(xiàn)的。我們可以從理論上最佳濾波為出發(fā)點，使實際濾波器盡可能接近理論上的設(shè)想，并以最佳濾器作為標準，對實際濾波器性能作出評價。設(shè)一個濾波器的沖擊響應為，則H ()，由前置放大器來的信號，噪聲功率譜密度，輸入到濾波器，濾波器的輸出信號，噪聲的均方值。來自前置放大器信號噪聲圖 濾波器的輸入和輸出的信號及噪聲由傅氏反變換公式回到輸出信號（）由（）式輸出噪聲的均方值（）設(shè)的最大值為為以達最值時的時間，濾波器信噪比為（）利用施瓦茨定理（）當時上式取等號，K為任意常數(shù)，為的復共軛。令則（）式變?yōu)椋ǎ┊敃r，上式分子最大

43、，即得到理論上最大信噪比。此時，濾波器的頻率響應為（）K為常數(shù)， 為輸入的復共軛。它由輸入信號傅氏變換的復共軛和輸入噪聲功率譜密度所決定。最佳濾波器輸出信號頻譜（）理論上信噪比的最大值表示為（）對于白噪聲，它的功率譜密度為一常數(shù)，通過（）式和（）式給出了最佳濾波器的頻率響應和信噪比的最大值。（）（）（）式給出了當濾波器的頻率響應為輸入信號的傅氏變換復共軛時，迭加在白噪聲上信號就可以獲得信噪比最佳，我們稱這種濾波器為匹配濾波器。如果前置放大器輸出的噪聲不是白噪聲，它的功率譜密度不是一個常數(shù)。設(shè)通過一個網(wǎng)絡，它的頻率響應為，能夠?qū)⒃肼曌優(yōu)榘自肼?，這個網(wǎng)絡稱為白化濾波器。它頻率響應應為（）如果后面接

44、匹配濾波器，它的頻率響應為。可以證明由白化濾波器加上匹配濾波器就能組成最佳濾波器，如圖所示。白化濾波器匹配濾波器圖 最佳濾波器這時匹配濾波器輸入信號為，根據(jù)（）式，則得（）最佳濾波器的頻率響應 （）由第二章已知電荷靈敏前置放大器輸出信號可表示為輸出噪聲的功率譜密度或一般情況噪聲可以忽略，則（）其中，稱為噪聲轉(zhuǎn)角時間，當時，“a”和“b”噪聲對的貢獻相等。把（）式代入（）式可以得到白化濾波器的頻率響應（）它表明了一個以時間常數(shù)的CR微分電路，可以作為“白化”濾波器，在（）式中取，噪聲通過此白化濾波器后，功率譜密度為常數(shù)，。信號通過白化濾波器后為（）從匹配濾波器的頻率響應求得它的沖擊響應，因為（）

45、它是輸入波形的鏡象，但延遲了決定輸出信號峰值時刻。由于K為任一常數(shù)，取，則（）匹配濾波器輸出應為和的卷積 （）圖 最佳濾波器波形圖圖給出了的圖形。從圖中可以看到最佳濾波器輸出波形是對邊對稱指數(shù)衰減的尖頂脈沖，衰減時間常數(shù)，這種脈沖波形稱無限寬的尖頂脈沖。最佳濾波的信噪比由（）式確定。分母，分子是信號的能量，可以在時域里計算，則有（）分子分母代入（）式中得到（）這里是探測器-電荷靈敏前置放大器輸出信號通過最佳濾波器后的信噪比，任何實用的濾波器的信噪比都比要差。必須指出，上述理想的最佳濾波器在實際中是不能實現(xiàn)的，因為匹配濾波器的沖擊響應是輸入信號的鏡像，對于時，輸入的沖擊，要求濾波器在信號加入之前

46、就作出響應，也就是說輸出要先于出現(xiàn)，這顯然是違反因果規(guī)律的，物理上并不能實現(xiàn)它，所求出的最佳信噪比只能是理論上的結(jié)果。但它可以作為一個衡量濾波器信噪比的比較標準。通常把理想的最佳濾波的信噪比和實用濾波器的最佳信噪比之比定義為信噪比劣值系數(shù)F。F應大于1，F(xiàn)愈接近于1，說明實用濾波器低噪聲的性能愈好。 濾波成形電路的信息畸變在能譜測量系統(tǒng)中，探測器輸出電荷Q與射線能量成正比。要得到精確射線能量信息就要求放大器輸出信號幅度正比于探測器的輸出電荷Q。前面已經(jīng)討論過由于噪聲存在引起VM本身的漲落，使能量分辨率變壞。影響能量分辨的因素還由于濾波成形電路具有沖擊響應或頻率響應，當探測器電流脈沖寬度和間隔隨

47、機變化時使也有變化，其結(jié)果是使幅度信息有了畸變，導致能量分辨率的降低。對濾波成形電路來講，有彈道虧損和堆積畸變兩種信息畸變。一、放大器輸出信號的描述從前面已提到濾波成形電路的要求，探測器輸出脈沖在譜儀放大器輸出端輸出信號為單極性脈沖或雙極性脈沖，波形如圖所示，圖中為信號的最大值。圖 脈沖參數(shù)定義示意圖把輸出信號劃分為峰部和尾部，取一個系數(shù)（可以為的1%或0.1%），超出的部分為峰部，衰減到以內(nèi)的陰影部分為尾部。為正的“定義零”，為負的“定義零”。從圖上所示的情況給出，為延遲時間，為達峰時間，為脈沖的寬度（峰的持續(xù)時間）。一般很小，通常取為峰持續(xù)時間，為達峰時間，由于取值不一樣，輸出波形所得參數(shù)

48、也不一樣。涉及到波形參數(shù)時，一定要明確的取法。二個脈沖發(fā)生堆積時給測量幅度帶來了偏差。為了在測量上給出偏差小于之內(nèi)，二個脈沖之間間隔必須大于某一值為分辨時間，如圖所示。取，在測量時記作，（）圖 分辨時間示意圖當然取法不一樣，分辨時間也就不一樣。二、彈道虧損當我們不考慮電荷的產(chǎn)生和收集過程對輸出信號的影響，則可以認為核輻射探測器對應一個固定能量，給出的電荷量應該是相同的，但是由于入射粒子在探測器中射程及徑跡不同，它的電流脈沖持續(xù)時間可以有很大的差別。為了說明問題方便，我們設(shè)輸出的電流脈中為矩形電流脈沖，產(chǎn)生的每一個矩形電流脈沖的電荷量Q是相同的，而持續(xù)時間則各不相同，如圖（a）所示。在探測器輸出

49、回路中一般由RC電路構(gòu)成。當時，電容C對電流脈沖積分，在電容器C存貯電荷，并得到電壓波形，如圖（b）所示。由于每一個電流脈沖對C充電的電荷量相同，最后的波形穩(wěn)定在的值上，只是上升時間各不相同。雖然這種波形可能使時間信息測量發(fā)生誤差，但只要電荷能全部收集，就能保持幅度信息。圖 探測器輸出信號和彈道虧損的示意圖（a）探測器輸出電流信號；（b）信號（a）在電容C上產(chǎn)生的電壓信號（c）信號（a）在RC電路上產(chǎn)生的電壓信號當R不能認為很大時，也就是實際探測器輸出回路的情況。因為電容兩端不可避免存在漏電阻，或者后接電路的并聯(lián)電阻R，電容上的電壓就要對電阻R放電，波形如圖（c）所示。如果電流波表為一沖擊函數(shù)

50、，它給C充電的電荷來不及通過R泄放，則在時輸出電壓幅度達到最大值，隨后再以時間常數(shù)RC放電。而當有一定寬度的電流脈沖輸入時，不管形狀如何，在信號寬度內(nèi)，電容C被信號充電，同時通過R放電，充電所能達到的幅度為，總是小于，所以，輸入電流脈沖寬度有限時，則在輸出回路RC電路上產(chǎn)生的電壓幅度恒小于輸入時電荷的沖擊電流產(chǎn)生的幅度，這種幅度上的虧損被稱為彈道虧損。上面我們僅考慮探測器輸出回路的彈道虧損的影響。在實際中，總是選取輸出回路的時間常數(shù)（電流脈沖的寬度），以減小彈道虧損。對包括有譜儀放大器等測量系統(tǒng)，應考慮整個系統(tǒng)的影響。，應在系統(tǒng)輸出端測定，彈道虧損定義為（）當探測器電流脈沖寬度和形狀一定時，與

51、系統(tǒng)的沖擊響應有關(guān)。在一般情況下輸入電流脈沖的寬度愈大，沖擊響應的頂部愈尖，彈道虧損就愈大。從提高計數(shù)率容量及信噪比考慮，濾波成形電路的時間常數(shù)一般比探測器輸出回路時間常數(shù)要小得多，這樣的系統(tǒng)中位于探測器輸出回路后面的濾波成形網(wǎng)絡是決定彈道虧損的主要因素。當然，這種彈道虧損最后要影響到輸出幅度的變化，從而導致到能量分辨率變壞，在高分辨率譜儀中需要考慮這種因素的影響。而在通常情況下彈道虧損對能量分辨率的影響比起噪聲對能量分辨率的影響要小得多。只有在大體積探測器中電荷收集時間的漲落很大時才有影響。在電路設(shè)計中，只要適當注意一下，彈道虧損影響可以明顯減小。三、堆積畸變前面已談到探測器輸出信號存在著信

52、號堆積現(xiàn)象。用小時間常數(shù)的成形電路（如微分電路）來縮短脈沖的寬度，可以減小堆積的影響，提高電路計數(shù)率容量。信號的堆積與它的波形和工作的計數(shù)率有關(guān)，在能譜測量系統(tǒng)中，為了提高信噪比，以達到最佳的能量分辨率，譜儀放大器中多采用準高斯型的阻容濾波成形電路，時間常數(shù)較大，通常幾微秒到幾十微秒，輸出信號有一定的峰部和緩慢衰減的尾部。這樣在計數(shù)率高的情況下，由于堆積而引起譜的畸變，就成為主要的問題了。一般可以將脈沖堆積對幅度測量影響分為峰值堆積影響和尾堆積影響。圖（a）顯示了峰堆積的情形。被測信號峰值在時刻，信號、峰部對信號的峰值有影響，即、幅度在時超過，這一種堆積稱為峰峰堆積。圖（b）顯示了尾堆積的情況

53、，被測信號峰值在時刻，信號、尾部對信號的峰值有影響，即、幅度在時小于，這種堆積稱為尾堆積。圖 （a）峰堆積示意圖；（b）尾堆積示意圖核輻射探測器輸出脈沖在時間上是服從泊松分布的。設(shè)信號的平均計數(shù)率為，脈沖信號的峰部寬度為，則在內(nèi)出現(xiàn)N個脈沖的概率為（）當時，即計數(shù)率不太高，二個脈沖之間的平均間隔比脈沖寬度大很多時，出現(xiàn)峰堆積的概率不大。例如/秒，時，則在內(nèi)不出現(xiàn)脈沖的概率表示不出現(xiàn)峰堆積的概率為在內(nèi)出現(xiàn)1個信號的概率則為它表示在測量時刻出現(xiàn)1個堆積信號峰部的概率。在內(nèi)出現(xiàn)2個信號的概率則為它表示在測量時刻出現(xiàn)2個堆積信號峰部的概率。由上述分析可知峰堆積通常受1個或2個信號的堆積。這里簡述峰堆積

54、和尾堆積的影響。為簡明起見，設(shè)輸出信號為一個矩形波，其它影響一律不考慮。如圖 (a)所示，在信號系列中有一個無堆積信號，有兩個相互堆積的信號。在的條件下，三個信號相互堆積的概率很小，并且認為可以忽略。在幅度分布中除了外還出現(xiàn)信號。對于實際的輸出波形如圖（b）所示，在峰堆積的情況下，堆積在峰的平坦部分的概率比在前沿和后沿部分要大，這樣出現(xiàn)的概率在堆積中是較大一些，在信號前沿和后沿地方峰堆積概率小一些，使幅度分布在之間概率小一些。考慮到綜合因素，在無堆積的情況下，幅度分布如圖（b）中所示，當發(fā)生峰堆積后變?yōu)?，結(jié)果使峰位下降，寬度變大，而且有峰位右移的趨勢，在處出現(xiàn)假峰。這就是峰堆積引起的畸變。一般

55、峰堆積計算比較復雜，大都要通過計算機進行。在實際中都是引入堆積拒絕電路剔除堆積的信號，從根本上解決峰堆積現(xiàn)象。再看尾堆積的影響，通常信號尾部幅值很小，對被測信號影響也較小。但是尾部持續(xù)時間很長，這樣發(fā)生尾堆積的概率就要比峰堆積的概率大得多。尾堆積是大量的尾部信號堆積，這樣形成了一個變化緩慢的電平，使信號基線發(fā)生漲落，結(jié)果使譜峰的半寬度變大，峰位偏移，如圖（c）所示。圖（d）給出了同時有峰堆積和尾堆積的幅度分布概率密度圖形。根據(jù)坎貝爾定理，在測量時刻的尾堆積產(chǎn)生的基線偏移的平均值和基線的漲落的均方值為（）()其中為平均計數(shù)率，為平均電荷，為網(wǎng)絡的沖擊響應。（a）矩形波堆積后的幅度分布（b）實際波形中峰堆積后的幅度分布（c）實際波形中尾堆積后的幅度分布（d）實際波形中峰堆積和尾堆積同時作用后的幅度分布圖 峰堆積和尾堆積對能譜的影響基線電平是指某一測量時刻以前各信號尾部對時刻輸出電平的貢獻。由于尾堆積是大量輸出信號的尾部疊加起來的，所以的分布可以近似為高斯分布。求得就可以按高斯分布公式確定的分布形狀和半高寬，從而確定尾堆積對能量分辨率的影響。FWHM0為無堆積時的能量分辨率，F(xiàn)WHMb為有尾堆積時的能量分辨率。 無源濾波成形電