CN204013409U - 核电子学实验系统放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电子学实验系统放大电路，它包含电荷灵敏放大器和主线性放大电路两部分，其特征在于：前置电荷灵敏放大器使用CA3140芯片U1，主线性放大器由微分成型电路、一级放大电路、积分成型电路、二级放大电路和基线恢复电路五部分组成；微分成型电路由带开关控制的无源RC滤波电路U4、方向选择电路U5、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；一级放大电路由限幅电路U6、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；积分成型电路由二级有源积分滤波电路U7、运算放大器U1、无源RC滤波电路U8组成；二级放大电路由一级有源积分滤波电路U9、运算放大器U1和无源RC滤波电路U8组成。本实用新型能得到理想的准高斯输出，提高了后期采集处理的准确性。

Description

核电子学实验系统放大电路

技术领域

本实用新型属于核辐射探测技术领域，涉及一种对核辐射进行定量测量技术，特别涉及核电子学实验系统放大电路。

背景技术

核电子学仪器前端探测器检测到的信号一般都是非常微弱的电流信号，并且常常会受到外界环境和噪声的干扰 ，因此，对这样的微弱信号进行处理时，一般都要先进行预处理，把探测需要的信号从带有大量噪声信号的信息中过滤过来，并将微伏级的电流信号转变成电压信号，对其放大到伏级再对信号进行脉冲成型，以满足后续分析测量电路的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要设计出一种核电子学实验系统放大电路，对核电子学输出的微弱信号进行采集和放大处理，采集到所需的脉冲信号，以满足后续核电子学实验系统的需求。

本实用新型的技术方案：

一种核电子学实验系统放大电路，它包含电荷灵敏放大器和主线性放大电路两部分，前置电荷灵敏放大器使用CA3140芯片U1，主线性放大器由微分成型电路、一级放大电路、积分成型电路、二级放大电路和基线恢复电路五部分组成；微分成型电路由带开关控制的无源RC滤波电路U4、方向选择电路U5、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；一级放大电路由限幅电路U6、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；积分成型电路由二级有源积分滤波电路U7、运算放大器U1 、无源RC滤波电路U8组成；二级放大电路由一级有源积分滤波电路U9、运算放大器U1和无源RC滤波电路U8组成。

优选：

电荷灵敏放大器由CA3140芯片U1、高通滤波电路U2和RC积分电路U3构成，微弱信号经高通滤波电路U2滤波后输入到CA3140芯片U1,其输出经RC积分电路U3的4号引脚反馈到CA3140芯片U1的2号引脚。

所述微分成型电路中前端信号通过带开关控制的无源RC滤波电路U4及方向选择电路U5连接到运算放大器U1的2号、3号管脚，在运算放大器U1的输出端与负输入端跨接RC积分电路U3形成负反馈，方向选择电路U5的2号、3号引脚通过开关控制改变U1输入信号的极性。

所述限幅电路U6连接到运算放大器U1的正输入端，其输出通过RC积分电路U3反馈到U1的负输入端。

所述二级有源积分滤波电路U7与运算放大器U1的同向输入端相连，其输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1的反向输入端；二级放大部分通过一级有源积分滤波电路U9与运算放大器U1同向输入端相连，运算放大器U1输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1负输入端，最后通过基线恢复电路U10输出信号。

本实用新型通过针对核电子学仪器前端探测器检测到的微弱脉冲信号，通过前置电荷灵敏放大器、微分成型电路、一级放大电路、积分成型电路、二级放大电路和基线恢复电路的设计，得到理想的准高斯输出，提高了后期采集处理的准确性。

本实用新型对核电子学仪器前端探测器检测到的微弱信号进行采集和放大处理，采集到所需的脉冲信号，不仅可以满足后续核电子学实验系统的需求，还可以将此信号用于相关特色课程的实验教学。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为前置电荷灵敏示意图；

图3为微分成型示意图；

图4为一级放大示意图；

图5为积分成型示意图；

图6为二级放大和基线恢复示意图。

具体实施方式

本实用新型可以通过上述实用新型技术方案具体实施，通过下述技术实验报告及实施例作进一步说明，然而，本实用新型的范围并不限于下述实施例。

实施例1：

一种核电子学实验系统放大电路，它包含电荷灵敏放大器和主线性放大电路两部分，前置电荷灵敏放大器使用CA3140芯片U1，主线性放大器由微分成型电路、一级放大电路、积分成型电路、二级放大电路和基线恢复电路五部分组成；微分成型电路由带开关控制的无源RC滤波电路U4、方向选择电路U5、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；一级放大电路由限幅电路U6、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；积分成型电路由二级有源积分滤波电路U7、运算放大器U1 、无源RC滤波电路U8组成；二级放大电路由一级有源积分滤波电路U9、运算放大器U1和无源RC滤波电路U8组成。

电荷灵敏放大器由CA3140芯片U1、高通滤波电路U2和RC积分电路U3构成，微弱信号经高通滤波电路U2滤波后输入到CA3140芯片U1,其输出经RC积分电路U3的4号引脚反馈到CA3140芯片U1的2号引脚。

所述微分成型电路中前端信号通过带开关控制的无源RC滤波电路U4及方向选择电路U5连接到运算放大器U6的2号、3号管脚，在运算放大器U6的输出端与负输入端跨接RC积分电路U3形成负反馈。

限幅电路U6连接到运算放大器U1的正输入端，其输出通过RC积分电路U3反馈到U1的负输入端。

二级有源积分滤波电路U7与运算放大器U1的同向输入端相连，其输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1的反向输入端。

一级有源积分滤波电路U9与运算放大器U1同向输入端相连，运算放大器U1输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1负输入端，最后通过基线恢复电路U10输出信号。

上述所用U1使电路具有大的输入阻抗和小的输出阻抗，而且有很小的偏置电流,反馈端RC组成的积分电路为电容提供充放电回路。U4通过改变不同的阻值和容值从而消除信号的下冲，改善输出波形。U4的6号引脚连接U5的2号引脚。微分成型中U1通过U5及U3可以改变输入信号的极性，U1的6号引脚通过U3反馈回U5的3号引脚。微分成型中U1的6号引脚与一级放大中U1的3号引脚相连，当前级信号的脉冲幅度过大时，通过U1会进一步放大，经过U6之后可以限制信号的幅度，防止信号产生失真。

信号经U1的6号引脚通过U3反馈回其2号引脚，一级放大中U1的6号引脚与积分成型中U1的3号引脚相连，在U1的6号引脚与2号引脚间接有由RC构成的两级积分滤波电路,其输出6号引脚再连二级放大中U1的3号引脚，以实现多级积分成型，在U1的6号引脚得到准高斯波形的输出。当输入脉冲信号频率很高的时候，由于耦合电容的充放电使得输出信号的基线产生偏移，为此将U1的6号引脚接到U10，让信号的基线恢复到原来的位置以得到所需的准高斯波形。

本实施例中除有特别说明以外，其涉及的U1—U10为通用电路或电子器件。

Claims (6)

1.一种核电子学实验系统放大电路，它包含电荷灵敏放大器和主线性放大电路两部分，其特征在于：

前置电荷灵敏放大器使用CA3140芯片U1；

主线性放大器由微分成型电路、一级放大电路、积分成型电路、二级放大电路和基线恢复电路五部分组成；

微分成型电路由带开关控制的无源RC滤波电路U4、方向选择电路U5、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；

一级放大电路由限幅电路U6、运算放大器U1和RC积分电路U3组成；

积分成型电路由二级有源积分滤波电路U7、运算放大器U1 、无源RC滤波电路U8组成；

二级放大电路由一级有源积分滤波电路U9、运算放大器U1和无源RC滤波电路U8组成。

2.根据权利要求1所述的核电子学实验系统放大电路，其特征在于，电荷灵敏放大器由CA3140芯片U1、高通滤波电路U2和RC积分电路U3构成，微弱信号经高通滤波电路U2滤波后输入到CA3140芯片U1,其输出经RC积分电路U3的4号引脚反馈到CA3140芯片U1的2号引脚。

3.根据权利要求1或2所述的核电子学实验系统放大电路，其特征在于，所述微分成型电路中前端信号通过带开关控制的无源RC滤波电路U4及方向选择电路U5连接到运算放大器U1的2号、3号管脚，在运算放大器U1的输出端与负输入端跨接RC积分电路U3形成负反馈。

4.根据权利要求1或2所述的核电子学实验系统放大电路，其特征在于，限幅电路U6连接到运算放大器U1的正输入端，其输出通过RC积分电路U3反馈到U1的负输入端。

5.根据权利要求1或2所述的核电子学实验系统放大电路，其特征在于，二级有源积分滤波电路U7与运算放大器U1的同向输入端相连，其输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1的反向输入端。

6.根据权利要求1或2所述的核电子学实验系统放大电路，其特征在于，一级有源积分滤波电路U9与运算放大器U1同向输入端相连，运算放大器U1输出通过无源RC滤波电路U8反馈到运算放大器U1负输入端，最后通过基线恢复电路U10输出信号。