Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
58
импульса появится выброс напряжения, называемый обычно шлейфом.
Практически всякая линия имеет потери; шлейф возникает и у высококачественной линии. Поэтому в тех случаях, когда даже небольшие шлейфы недопустимы, например в амплитудных спектрометрических измерениях, применяют специальные схемы. Один из способов подавления шлейфа состоит в том, что на входе формирующей схемы включается переходная 7?С-цепь, увеличивающая скорость спада сигнала (см. рис. 2.9,в). Постоянная времени т = RC делается такой, чтобы к моменту поступления на вход линии отраженной волны амплитуда падающей волны была равна уменьшившейся вследствие потерь в линии амплитуде отраженной волны. Если амплитуда падающей волны равна Uy а отраженной KUt где К — коэффициент затухания линии при двойном пробеге, то условие равенства отраженной и падающей волн в момент 2Т3 можно записать как
откуда RC = 2T3/lnK. Выполнение этого условия позволяет значительно уменьшить амплитуду шлейфа.
Схема с дифференциальным усилителем. Кроме схем с короткозамкнутыми линиями задержки применяют укорачивающие схемы, в которых сигнал распространяется вдоль линии только в одном направлении. В этом случае линию легче хорошо согласовать с нагрузками на обоих концах и уменьшить уровень помех от многократных отражений. В структурной схеме формирователя, приведенной на рис. 2.10,а, укорачиваемый сигнал на выходе согласующего или усилительного каскада разветвляется и поступает непосредственно на неинвертирующий вход дефференциального усилителя и через ЛЗ с задержкой T3 на инвертирующий вход того же усилителя. Время задержки здесь не должно быть меньше времени нарастания исходного импульса: T3^tli.
Дифференциальный усилитель выдает сигнал, пропорциональный разности входных сигналов,
где К — коэффициент усиления дифференциального усилителя. Таким образом, на выходе схемы получаем укороченный импульс,
^С^макс — ^максехР( 2 T3/RC)y
^вых — К (^bx1 ^bx2) »
(2.13
Рис. 2.10. Схема укорачивания на линии задержки с дифференциальным усилителем (а); временные диаграммы формирователя укороченного сигнала (б)
t
59
длительность которого определяется задержкой линии, а передний фронт и спад — временем нарастания входного сигнала. В укорачивающих схемах, как уже отмечалось, применяют линии задержек разных типов. В схемах,, рассчитанных для работы с такими детекторами, как импульсная ионизационная камера или пропорциональный счетчик, время собирания электронного компонента тока которых около IO-6 с, используют искусственные линии задержки либо специальные кабели задержки типа РКЗ. Последние имеют задержку до 2 мкс/м. При работе со сцинтилляционными счетчиками или полупроводниковыми детекторами, импульсы которых лежат в наносекундной области, удобно применять высокочастотные кабели типа PK с задержкой около 5 ис/м или полосковые линии.
Отметим, что укорачивающие схемы могут применяться в виде автономных узлов, например в сцинтилляционных счетчиках или схемах совпадений, или в виде элементов фильтров в усилителях..
§ 2.3. УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ
2.3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРУКТУРА УСИЛИТЕЛЕЙ
Сигналы, снимаемые с детекторов излучений, как правило,, имеют небольшое значение. Их амплитуда недостаточна для срабатывания регистрирующих и анализирующих устройств. Так, у импульсных ионизационных камер и полупроводниковых детекторов значение сигналов колеблется от нескольких единиц до нескольких сотен микровольт. Сигналы от детекторов с газовым усилением и от сцинтилляционных счетчиков значительно больше— их амплитуды составляют от IO-3 В до нескольких вольт. На вход транзисторных и интегральных приборов требуется подавать импульсы порядка I-MO В. Поэтому сигналы детекторов излучений в большинстве случаев необходимо усиливать. Применяемые для этих целей усилители должны иметь коэффициент усиления-Kz= Uвых[Uвх (где Ubx и С/Вых — амплитуды сигналов на входе и выходе), достаточный для правильной работы аппаратуры. Необходимый коэффициент усиления составляет IO2—IO7 в зависимости от типа детектора и вида регистрируемого излучения.
В соответствии с назначением применяемые в экспериментальной практике усилители можно условно подразделить на два основных типа: временные и спектрометрические. Временные усилители хорошо передают крутые фронты сигналов и используются для получения точной временной отметки во временных измерениях (см. § 4.2). Кроме того, такие усилители часто рассчитывают на передачу сигналов с очень большой средней частотой (IO5— IO6 Гц), поэтому в схеме усилителя сигналы иногда укорачивают. Временные усилители должны обладать достаточно широкой полосой пропускания — до IO8—IO9 Гц. В большинстве случаев временные измерения ведут со сцинтилляционными детекторами и требуется не очень высокий коэффициент усиления. Поэтому применя-
60
ют быстродействующие усилительные секции с небольшим числом каскадов. В последнее время для этих целей используют интегральные усилители с временем нарастания до 0,5 не. Иногда применяют также транзисторные усилители с бегущей волной.
