一种前置放大电路的制作方法

本发明涉及能谱分析的技术领域，尤其是涉及一种前置放大电路。

背景技术：

当下，能谱指脉冲幅度经能量刻度后就可得到计数率随粒子能量的分布曲线，被广泛应用于医学、航空航天、核研究等多个领域，可对材料微区成分元素种类与含量进行分析。目前用于能谱分析的放大电路，都是各个公司自主设计或委托研发，某些从国外进口的探测器带有能谱分析放大电路，但成本高，采购周期长，维护困难。

传统的用于能谱处理的前端放大器，如电压放大器、电荷灵敏放大器、电流灵敏放大器，需要后续电路配合处理。例如，需要处理电路对放大器处理后的信号进行后续成形，通过放大电路对放大器处理后的信号的宽度及幅度的控制，通过滤波电路提高放大器处理后的信号信噪比，从而导致现有的前置放大电路出现组成复杂、适配性差、调试困难，体积大等缺点。

针对上述问题，还未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种前置放大电路，以缓解了现有的能够进行核脉冲信号能谱分析的前置放大电路组成复杂，调试复杂的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种前置放大电路，该前置放大电路包括：运算放大器，反馈电路和调零匹配电路，其中，所述反馈电路分别与所述运算放大器的负极输入端和反馈端相连接，所述调零匹配电路分别与所述运算放大器的正极输入端和接地端相连接；所述运算放大器用于对输入的核脉冲信号进行放大处理；所述反馈电路用于将所述运算放大器的反馈端输出的电压信号反馈至所述运算放大器的负极输入端；所述调零匹配电路用于对所述运算放大器进行调零处理。

进一步地，所述反馈电路包括：第一电阻和第一电容；所述第一电阻的第一端与所述运算放大器的负极输入端相连接，第二端与所述运算放大器的反馈端相连接；所述第一电容的第一端与所述运算放大器的负极输入端相连接，第二端与所述运算放大器的反馈端相连接。

进一步地，所述第一电阻的电阻量级为Ω级。

进一步地，所述第一电容为pF级。

进一步地，所述调零匹配电路包括：第二电阻和第二电容；所述第二电阻的第一端与接地端相连接，第二端与所述运算放大器的正极输入端相连接；所述第二电容的第一端与接地端相连接，第二端与所述运算放大器的正极输入端相连接。

进一步地，所述第二电阻的电阻量级为Ω级。

进一步地，所述第二电容的电容量级为pF级。

进一步地，所述运算放大器：电压反馈型前置放大器。

在本发明实施例中，提供了一种新的能够对核脉冲信号进行能谱分析的前置放大电路，通过将核脉冲信号输入运算放大器，运算放大器在对核脉冲信号进行放大处理时，反馈电路将运算放大器的反馈端输出的电压信号反馈至运算放大器的负极输入端，调零匹配电路用于对运算放大器进行调零处理，且上述的反馈电路和调零匹配电路均由一个电容和一个电阻组成，进而解决了现有的能够进行核脉冲信号能谱分析的前置放大电路组成复杂，调试复杂的技术问题，达到了提供一种电路组成简单，电路调试简单的前置放大电路的技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种前置放大电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的未经前置放大电路处理的核脉冲信号的示意图；

图3为本发明实施例提供的经过前置放大电路处理的核脉冲信号的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种前置放大电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据本发明实施例的一种前置放大电路，如图1所示，该前置放大电路包括：运算放大器10，反馈电路20和调零匹配电路30，其中，所述反馈电路20分别与所述运算放大器10的负极输入端和反馈端相连接，所述调零匹配30电路分别与所述运算放大器10的正极输入端和接地端相连接；

所述运算放大器10用于对输入的核脉冲信号进行放大处理。

所述反馈电路20用于将所述运算放大器10的反馈端输出的电压信号反馈至所述运算放大器10的负极输入端。

所述调零匹配电路30用于对所述运算放大器10进行调零处理。

在本发明实施例中，提供了一种新的能够对核脉冲信号进行能谱分析的前置放大电路，通过将核脉冲信号输入运算放大器，运算放大器在对核脉冲信号进行放大处理时，反馈电路将运算放大器的反馈端输出的电压信号反馈至运算放大器的负极输入端，调零匹配电路用于对运算放大器进行调零处理，且上述的反馈电路和调零匹配电路均是由一个电容和一个电阻组成的，进而解决了现有的能够进行核脉冲信号能谱分析的前置放大电路组成复杂，调试复杂的技术问题，达到了提供一种电路组成简单，电路调试简单的前置放大电路的技术效果。

需要说明的是，如图2所示，图2为未经过该信号放大电路的核脉冲信号的示意图，核脉冲信号从运算放大器的负极输入端输入到运算放大器中，上述的运算放大器采用电压反馈型前置放大器，通过电流-电压变换进行积分成形，对输入的核脉冲信号进行放大处理。

另外，还需要说明的是，反馈电路将运算放大器的反馈端输出的电压信号反馈至运算放大器的负极输入端，通过该电压信号对运算放大器输出的和脉冲信号的宽度和幅值进行控制。

另外，还需要说明的是，如图3所示，图3为经过该前置放大电路放大后的和脉冲信号的示意图，经过上述前置放大电路处理后的核脉冲信号，其方向、幅值以及核脉宽都发生了变化，便于多道脉冲分析器对处理后的核脉冲信号进行采集和分析。

在本发明实施例中，如图4所示，所述反馈电路20包括：第一电阻21和第一电容22；

所述第一电阻21的第一端与所述运算放大器10的负极输入端相连接，第二端与所述运算放大器10的反馈端相连接；

所述第一电容22的第一端与所述运算放大器10的负极输入端相连接，第二端与所述运算放大器10的反馈端相连接。

需要说明的是，上述的第一电阻的电阻量级为Ω级；上述的第一电容的电容量级为pF级。

在本发明实施例中，如图4所示，所述调零匹配电路30包括：第二电阻31和第二电容32；

所述第二电阻31的第一端与接地端相连接，第二端与所述运算放大器10的正极输入端相连接；

所述第二电容32的第一端与接地端相连接，第二端与所述运算放大器10的正极输入端相连接。

需要说明的是，上述的第二电阻的电阻量级为Ω级；上述的第二电容的电容量级为pF级。

下面将结合图1至图4，对上述的前置放大电路的工作流程进行介绍。

首先，将待处理的核脉冲信号通过运算放大器的负极输出端输入运算放大器中。

运算放大器在对该核脉冲信号进行放大处理时，反馈电路将运算放大器的反馈端输出的电压信号反馈至运算放大器的负极输入端，通过该电压信号对运算放大器输出的和脉冲信号的宽度和幅值进行控制，即通过第一电阻的阻值和第一电容的容值对运算放大器输出的和脉冲信号的宽度和幅值进行控制。

从而能够使经过运算放大器放大处理的核脉冲信号能够方便多道脉冲分析器进行信号采集和信号分析。

最后，运算放大器将经过放大处理的核脉冲信号通过输出端发送给多道脉冲分析器。

当对上述前置放大电路进行调试时，可以通过该电路的反馈和调零容值，通过阻值进行成形时间、幅度匹配，分别计算出第一电阻的阻值，第二电阻的阻值，第一电容的容值，第二电容的容值，得到计算结果。

第二电阻的阻值和第二电容的容值一般与运放的选型有关，在本发明中，根据运放选型需要将第二电阻的阻值控制在Ω级，第二电容的容值控制在pF级。

反馈电路上第二电容的取值与输入电容(即，前端探测器的输出等效电容和运算放大器自身的输入电容)有关，输入电容将在噪声增益的传递函数中形成一个零点，通过增加第一电容引入一个极点，以使该前置放大电路稳定，并得到45°的相角裕度。

假设，第一电容的容值为C1，第一电阻的阻值为R1，输入电容的容值为C，运算放大器的单位增益带宽积为fu，则第一电容的容值C1为：

需要说明的是，在实际运行的过程中第一电容的容值C1在通过上式计算出大概值后，还需在实际电路中调整匹配。

第一电阻的阻值R1可以根据输入核脉冲信号的电流值以及经过运算放大器处理后的核脉冲信号的幅度，按照电流电压转换原理计算得出。

例如，运算放大器输出电流值为100uA，运算放大器的满量程输出电压值为10V，则第一电阻的阻值R1为10V/100uA＝100KΩ。

根据上述的计算结果，对该前置放大电路进行调试，能够使该前置放大电路在对核脉冲信号的处理时，获得更加理想的效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个电路或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或电路的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的电路可以是或者也可以不是物理上分开的，作为电路显示的部件可以是或者也可以不是物理电路，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络电路上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部电路来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能电路可以集成在一个处理电路中，也可以是各个电路单独物理存在，也可以两个或两个以上电路集成在一个电路中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。