堆積判棄電路和基線恢復(fù)器課件

1、堆積判棄電路 線性門：控制信號(hào)能否通過的時(shí)變線性電路。展寬器：能把信號(hào)的峰頂展寬的電路。堆積判棄電路：判斷是否發(fā)生峰堆積并進(jìn)行丟棄的 電路。線性門 控制信號(hào)能否通過的時(shí)變線性電路。用來在時(shí)閾里對(duì)信號(hào)進(jìn)行篩選或采樣。 線性門是傳輸信號(hào)的一個(gè)門電路，在控制信號(hào)（門控信號(hào)）作用下，可以有兩個(gè)狀態(tài)：開門：線性門開放，脈沖信號(hào)以最小畸變通過線性門，傳輸系數(shù)為一常數(shù)，通常取1；關(guān)門：線性門關(guān)閉，脈沖信號(hào)無法通過線性門，即它的傳輸系數(shù)為0。(a)線性門示意圖 (b) 線性門等效電路，模擬開關(guān)(c) 理想線性門的輸出波形 (d)實(shí)際線性門輸出波形漏信號(hào) (c) (d) 漏信號(hào) 零點(diǎn) 開關(guān)干擾 臺(tái)階線性門vs(

2、t)(a)vs(t)(b)vi(t)vo(t)vi(t)vo(t)vo(t)vs(t)vi(t)vo(t)tttt關(guān)主要用來傳輸正信號(hào)！電阻二極管線性門原理圖開門時(shí)：開關(guān)S在位置2，在有正信號(hào)輸入時(shí)，二極管D截止，信號(hào)通過電阻R傳送，圖中RL為負(fù)載電阻， 關(guān)門時(shí): 開關(guān)S在位置1，電流源I的電流通過D，只要 條件滿足D始終導(dǎo)通，輸出端被鉗位在零電平附近。 ICL RL1 2Svsvi RvoD電阻二極管線性門實(shí)際電路 1TTL 0 關(guān) -24V R3=120 T3 T4 R2 R2=4.7K R1 R1=360 -24V T1 T2 vi(t) R=1K D vo(t)+24V 電流開關(guān)電平轉(zhuǎn)

3、換電路線性門小結(jié)既有做成獨(dú)立插件的線性門，也有用在儀器內(nèi)部的線性門。除了上面講到的傳輸正信號(hào)的線性門，還有傳送負(fù)信號(hào)的線性門。線路形式相同，只需改變某些非線性元件及其接法即可。展寬器展寬器:能把信號(hào)的峰頂展寬的電路。 模擬展寬器:在模擬信號(hào)處理中，有時(shí)需將模擬信號(hào)幅度信息暫時(shí)保存起來。邏輯展寬器:與模擬展寬器原理基本相同，將邏輯信號(hào)展寬的電路。模擬展寬器示意圖輸出為模擬信號(hào)，幅度與輸入信號(hào)幅度相等。模擬展寬器實(shí)例由于展寬器存在一定的上升速率和穩(wěn)定時(shí)間，輸入信號(hào)必須具有足夠的平頂寬度才能使電容電壓達(dá)到穩(wěn)定值。有一定下垂，由于運(yùn)放有一定的輸入電流，D有反向電流，開關(guān)S有漏電流。 快運(yùn)算放大器vi(

4、t)vf(t) S 快放電vi(t)R1 vp(t)D1 vo(t)D vc(t)CHvc(t)tttt+-Avf(t)vo(t)vp(t)VD+ VcIs R1電容上電壓幾乎直線上升，運(yùn)放工作在非線性區(qū)，以最大輸出電流對(duì)電容充電。邏輯展寬器 特點(diǎn)：無論前一信號(hào)引起的Tip是否結(jié)束，下一個(gè)輸入信號(hào)總是從它輸入時(shí)算起，使輸出邏輯電平維持Tip。 用途：可用來在每一個(gè)輸入信號(hào)之后的一定時(shí)間Tip內(nèi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中某些邏輯功能動(dòng)作是否發(fā)生，從而進(jìn)行不同的處理。數(shù)字展寬器vi(t)vo(t)vi(t) vo(t)TipTipTip邏輯展寬器實(shí)例保持電容恒流源隔離M3的輸入電流對(duì)電容充放電過程的影響邏輯展寬器

5、不要求精確地保持輸入信號(hào)幅度信息，因此沒有反饋運(yùn)算放大器 邏輯展寬器具有檢測(cè)隨機(jī)信號(hào)間隔是否小于某預(yù)定值的功能，在核電子學(xué)中處理隨機(jī)信號(hào)是十分有用的。（見后面的堆積判棄電路）堆積判棄原則堆積判棄電路原理死時(shí)間校正和允許最高計(jì)數(shù)率 堆積判棄電路 堆積后的輸出波形Tw為信號(hào)峰部的寬度，TM為達(dá)峰時(shí)間iD 0vo TWvo TW t（峰）堆積判棄原則三種峰堆積情況：T為兩信號(hào)的間隔，忽略尾堆積TTW-TM 兩信號(hào)峰值均無畸變；TMTTW-TM 僅后一信號(hào)峰值畸變，后一信號(hào)應(yīng)舍棄；0TTM 兩信號(hào)峰值均畸變，兩信號(hào)均應(yīng)舍棄。 一個(gè)信號(hào)被記錄下的條件是在其前（TW-TM）之內(nèi)無信號(hào)輸入，在其后TM之內(nèi)無

6、輸入。 0 TM Tmin=TW-TM 后信號(hào)峰值 有堆積 無堆積 前信號(hào)峰值TminTWTM1 234567891011TipTiptdVa VbTipTip甄別閾 堆積標(biāo)志 主放輸出邏輯信號(hào)模擬信號(hào)a b c d ea b c d e主放大器快成形線性門模擬展寬器邏輯展寬器整形器快甄別R SQ Q 1 7 10 11 無堆積輸出 vc 2 3 4 5 +5V9 無堆積標(biāo)志 6 堆積標(biāo)志 死時(shí)間占用 8 快 vp放電延遲時(shí)間應(yīng)大于快甄別器輸出脈沖寬度模擬信號(hào)堆積判棄電路在監(jiān)察信號(hào)的時(shí)間Tip內(nèi)，如果再有信號(hào)輸入都要被舍棄，因此監(jiān)察時(shí)間就是堆積判棄電路所產(chǎn)生的死時(shí)間，這個(gè)死時(shí)間內(nèi)不能記錄輸入信

7、號(hào)。計(jì)時(shí)電路不應(yīng)把死時(shí)間計(jì)入測(cè)量時(shí)間，而應(yīng)從總的測(cè)量時(shí)間（實(shí)時(shí)間）中扣除死時(shí)間得到活時(shí)間，用測(cè)到的總計(jì)數(shù)除以活時(shí)間就是信號(hào)計(jì)數(shù)率，這種辦法稱為死時(shí)間校正。雖然堆積信號(hào)被舍棄，但其計(jì)數(shù)損失得到了校正。死時(shí)間校正邏輯展寬電路對(duì)每一個(gè)信號(hào)都要給出持續(xù)時(shí)間為一個(gè)監(jiān)察周期的信號(hào)輸出，當(dāng)在監(jiān)察周期Tip內(nèi)又出現(xiàn)的信號(hào)可以再維持一個(gè)監(jiān)察信號(hào)的寬度。輸入信號(hào)的計(jì)數(shù)率增高到1/Tip 時(shí)，監(jiān)察周期的持續(xù)時(shí)間可以一直持續(xù)下去，即死時(shí)間也一直持續(xù)下去，使可以記錄到的信號(hào)趨近于0。堆積判棄電路能夠改善較高計(jì)數(shù)率下的能譜，但輸入的計(jì)數(shù)率不能過高，否則輸出計(jì)數(shù)率反而變小，所需要的測(cè)量時(shí)間增長(zhǎng)。允許最高計(jì)數(shù)率基線恢復(fù)器基線

8、恢復(fù)原理CD基線恢復(fù)器門控基線恢復(fù)器基線恢復(fù)器 基線恢復(fù)器：消除基線偏移和漲落的電路。尾堆積使信號(hào)的基線發(fā)生漲落無尾堆積的系列脈沖通過CR網(wǎng)絡(luò)時(shí) 由于電容器上電荷在放電時(shí)間內(nèi)，未能把充電的電荷放光，那么在下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，電容器上的剩余電荷將引起這個(gè)新出現(xiàn)脈沖的基線偏移。結(jié)果使能譜峰位移動(dòng)及能量分辨率變壞，在高計(jì)數(shù)率時(shí)尤為突出?；€偏移現(xiàn)象 設(shè)想有一種元件或電路，能跟蹤基線的變化，在信號(hào)到達(dá)之前，隨時(shí)隨地記錄當(dāng)前的基線電平，一旦信號(hào)到達(dá)，它能完成該信號(hào)（包括基線電平）減去信號(hào)到達(dá)前瞬間的基線電平的功能，從而得到真正的信號(hào)電平，這就是基線恢復(fù)器的基本原理?；€恢復(fù)原理 + vc -+vi-+vo

9、-理想的基線恢復(fù)器vc=vB控制電路+vi-+vo-CD基線恢復(fù)器最簡(jiǎn)單的基線恢復(fù)器是由電容和二極管構(gòu)成，二極管D近似起到開關(guān)S的作用。此電路對(duì)于單極性正輸入信號(hào)，具有一定基線恢復(fù)功能。由于二極管正向?qū)娮柚翟趯?dǎo)通電壓之下時(shí)變得很大，因此影響基線恢復(fù)速度。不為零C+vi-+vo -Dvivcvo0V在放大器的開環(huán)增益為A時(shí)，D的等效正向內(nèi)阻減小到原來的1/(1+A) 。這種帶有放大器的基線恢復(fù)器稱為有源基線恢復(fù)器，沒有放大器的則稱為無源基線恢復(fù)器。有源CD基線恢復(fù)器由于二極管的正向內(nèi)阻在管壓降減小到導(dǎo)通電壓以下時(shí)變得很大，為了改善這一點(diǎn)，可以利用一個(gè)放大器來減小D的等效正向內(nèi)阻。 輸入雙極性

10、信號(hào)時(shí)(a)(b)0 V0 V基線變化速度快于電容的跟蹤速度（由電容和二極管的反向電阻決定）時(shí)只適應(yīng)單極性信號(hào)，若信號(hào)存在下沖，下沖過后基線恢復(fù)器的速度很慢（由電容和二極管的反向電阻決定）；基線迅速上升時(shí)（即基線變化速率較大時(shí)），由于二極管反向電阻較大，因而C上電壓跟不上基線變化，造成在一段時(shí)間內(nèi)輸出電壓還會(huì)疊加上一定基線電平，因而在基線變化速率不大時(shí)才能比較好地發(fā)揮作用。 CD基線恢復(fù)器的缺點(diǎn)其他類型的基線恢復(fù)器只要輸入信號(hào)基線電平上升速度小于電容的跟蹤速度（此時(shí)，由電容和恒流源電流決定I/C）， 此電路可以比較迅速地跟蹤信號(hào)基線。但如果要使信號(hào)通過期間避免幅度損失，需要開關(guān)控制電路使S打開

11、，線路復(fù)雜。CDI有源基線恢復(fù)器S01I改善跟蹤基線變化速度無源對(duì)稱CDD基線恢復(fù)器:雙極性脈沖的基線恢復(fù) +_C+_VR有源非對(duì)稱CDD基線恢復(fù)器:高計(jì)數(shù)率下單極性脈沖的基線快速恢復(fù)門控基線恢復(fù)器通過設(shè)置IB1和IB2的關(guān)系，可以得到對(duì)稱和非對(duì)稱的基線恢復(fù)器。 Zvi Z Z0 單極性輸出 比較器 10 比較器 +0.1V 高 直流調(diào)節(jié) 中 低 -0.1V 基線恢復(fù)器（BLR） 基線甄別器 開關(guān)基線穩(wěn)定器（BLS） IB1 門 CB IB2-+A5 +-A7 +-Co3 Co2 - +基線恢復(fù)器小結(jié)基線恢復(fù)原理、理想基線恢復(fù)器模型（重點(diǎn)）基線恢復(fù)器一般加在譜儀放大器后幾級(jí)或最后，它不改變譜儀放大器輸出波形，就可以恢復(fù)信號(hào)尾堆積引起的基線偏移和抑制各種慢變化引起的基線偏移。多種基線恢復(fù)器，適用于在不同