脉冲幅度分析

积分甄别器的主要特性
• 阈值的涨落
对于理想甄别器来讲，当输入脉冲幅度超过阈值时输出一 个脉冲，否则无输出。但实际上，由于噪声等随机因素的 影响，在阈值附近有一个渐变区。如图所示。定义50%处 为甄别阈值，而以10%-90%所对应的输入幅度之差表示涨 落的大小。一般为零点几毫伏。
n/nMAX
100% 50%
频率达几十兆Hz，如果用分立元件作成，工作 频率可达几百兆Hz，甄别脉冲宽度在ns以下。
脉冲幅度甄别器的分类
按甄别阈分类： • 积分甄别器：只有一个甄别阈，凡是幅度超过
甄别阈的脉冲均可对应一个逻辑脉冲输出。 • 微分甄别器：有两个甄别阈，只有幅度在两个
甄别阈之间的脉冲才有逻辑脉冲输出。
概念小结
• 甄别器：输入模拟信号输出逻辑信号
• 种类：脉冲幅度甄别器、定时甄别器
• 脉冲幅度甄别器的分类：
– 普通甄别器、快甄别器 – 积分甄别器、微分甄别器
积分甄别器（重点）
积分甄别器：由一个滞回不大的施密特电路和一个单稳态 触发器组成。
vi
VT+
VT-
vi
施密特 vo1 单稳态
触发器
电路
vo vo1
t
vo
t
t
甄别阈（刚能使甄别器触发的输入脉冲幅度）：VT=VT+-VB
由带正反馈的集成电压比较器构成
vi + Co
R1 R2 VRef
vo
VoL
VT+ VT-
vi
重点
如果采用BG307C可构成中速集成电路甄别器，可甄别 宽度为100ns以上的脉冲，工作频率可达几兆赫。 属于普通甄别器。
积分甄别器实例-集成电路脉冲幅度甄别器
如采用快速电压比较器AM685，则可甄别宽度为10ns 的脉冲，工作频率可达几十兆赫。 属于快甄别器。
i(mA)
IP P
F
IV
VP B
V VV VF
v(V)
积分甄别器实例- 隧道二极管甄别单元
甄别阈：IT=IP+IB
回 差：IH=IP-IV
vo
VF
-VDD
i
VV
IP P
F
IB
i I
vo
IV A
V
Vp VB
i
VA
t
D VB VP VV VF
v IF
IB
（a）
IV
t
IB
隧道二极管甄别器最大计数率
（b）
模拟信号
甄别器的特点（重点）
甄别器接收模拟信号，输出逻辑信号。 能够将来自探测器或前面电路的随机模拟信号与 甄别阈相比较，如果信号在所要求的范围内，则 甄别器输出一逻辑脉冲，否则无输出。
模拟信号逻辑信号
甄别器的种类
• 脉冲幅度甄别器 • 定时甄别器
脉冲幅度甄别器的主要用途
将幅度落入在电路设定的电平范围内的输入脉 冲转换成幅度和宽度符合一定标准的脉冲输出， 剔除此电平范围之外的任何输入信号。
• 剔除噪声的干扰 • 进行幅度选择 • 脉冲幅度精密测量 • 能谱测量（单道分析器） • 定时（前沿定时）
脉冲幅度甄别器的分类
按速度分类：普通甄别器；快甄别器。 • 普通甄别器多为集成电路作成，能够甄别宽
度为100ns以上的脉冲，工作频率可达几兆Hz； • 快甄别器可以甄别宽度为10ns的脉冲，工作
积分甄别器的主要特性
• 最小和最大甄别阈 最小甄别阈：甄别器能够甄别的最小脉冲幅度。它等于 施密特电路的回差。 最大的甄别阈在原理上无限制，但在实际上决定于器件 的容许电压。
• 甄别阈的稳定性 电路中电阻及电源的稳定性、信号源基线电平的稳定 性等均会对甄别阈的稳定度有影响。因此，为了提高 甄别阈的稳定性，要使上面各种因素的稳定性足够好。
• 甄别阈的线性
一般甄别器，甄别阈度盘刻度和甄别阈实际值之间线性 可达0.1%左右。对于甄别窄脉冲的快甄别器，一般为千 分之几到百分之几。
积分甄别器对输入脉冲的要求（重点）
• 除了脉冲幅度的要求外，输入脉冲必须 达到一定的宽度才能使甄别器有输出。 可以甄别的宽度决定于甄别器的速度。
积分甄别器实例-集成电路脉冲幅度甄别器
脉冲幅度分析
1
7
10
主放大 器
模拟展宽器
线性门 vc
快成形
快 vp
放 电
整形器
2
8
快甄别
Q Q
3
逻辑展宽器 4
5
RS
+5V
11 无堆积输出
9 无堆积标志
6 堆积标志
1
a
2
死时3间占用
4
Tip
td
5
6
7
bc
bc Tip Tip
8 9
10
Va
Vb
11
de
甄别阈
Tip
堆积标志 a主放输出 de 逻辑信号
150MHz；双脉冲分辨时间小于7ns； 输出脉冲上升时间和下降时间皆为
2ns。
积分甄别器总结
• 只有一个甄别阈，凡是幅度超过甄别阈的脉冲均可对应一 个逻辑脉冲输出。模拟脉冲逻辑脉冲
• 由一个滞回不大的施密特电路和一个单稳态触发器组成。
• 除了脉冲幅度的要求外，输入脉冲必须达到一定的宽度才 能使甄别器有输出。
• 可以甄别的脉冲宽度决定于甄别器的速度：
– 由带正反馈的集成电压比较器可构成积分甄别器：甄别速度与集成 比较器的速度有关；
– 分立元件构成的积分甄别器可达到最快，ns量级。
微分甄别器（重点）
• 微分甄别器：有两个阈值，只有在两个阈值之间的输 入脉冲才有输出。又称单道脉冲幅度分析器（SCASingleChannel Analyser）
VT 输入脉冲幅度
积分甄别器的主要特性
• 最小信号宽度 一般甄别器多采用集成电路的电压比较器，只能甄别100ns 以上的脉冲。对于采用分立元件的快甄别器，可甄别宽 度在ns以下的脉冲。
• 最高工作频率 最高工作频率的数值要比最小信号宽度的倒数小。普通 甄别器的最高工作频率从几兆到几十兆Hz。如果采用分 立元件，可达几百兆Hz。
保护电路， 输入负脉冲
输入
50
匹配电阻
-5.2V
-5.2V
D1 4 -
D2 3 AM685 + 5.1k
300 100 2k
56
18k +6V
-5.2V
单稳态 电路
输出
反馈
积分甄别器实例-分立元件脉冲幅度甄别器
隧道二极管是一种适用于高频范围内的面结合型高 掺杂的二极管。它的频率响应很高，可达几千兆赫， 开关速度可达2ns，因而很适宜于做产生或形成纳秒 范围内的脉冲用。
微分甄别器的原理方框图（重点）
VU= VL +VW
2
3
4
G1
逻辑展宽器
vi 1
VL
5
延迟成形
G2
7
6
1
1
2
2
5
3 6
4 7
5
6
7
微分甄别器的实例
单道脉冲幅度分析器技术指标
•阈值在0.1-10V范围内可调，线性好于0.1%，稳定性好于 0.01%/C或0.2mV/C。 •道宽在0.01-1V ，0.01-10V范围内可调，线性好于0.1%，稳定性 好于0.01%/C或0.2mV/C。通用的单道分析器：既可以工作于微 分甄别方式，又可以工作于积分甄别方式，可在前面板上位置开 关选择。 •分辨时间：一般小于几百ns，可以分辨几百ns内到来的两个脉冲。 •输入信号宽度：对于脉冲宽度大于100ns的可正常工作。 •输出信号为宽度为100ns量级的TTL逻辑电平信号。