核电子单道脉冲幅度分析器

核仪器课程设计

题目：

改进实验讲义上单道脉冲幅度分析器

学生姓名：

班级：

学号：

指导教师：

二零一二年六月

改进实验讲义上单道脉冲幅度分析器

一、课程设计说明时间：2012年6月11日

Multisim使用介绍：2012年6月12日

设计时间：2012.06.11-2012.06.28

上交设计报告：2012年6月28日

二、设计地点：核电子实验室与寝室

三、设计任务：以课本的理论为基础，到网上或图书馆查找相关资料，寻找自己感兴趣的电路进行模仿设计，设计完成后再进行相关的仿真测试。

四、设计目的：通过用Multisim软件设计电路，对《核电子学与核仪器》所学内容更进一步的理解，加深印象，使所学知识得以巩固和提高，全面掌握单道脉冲幅度分析器各模块电路的设计，实现设计、模拟仿真及调试，提高分析问题和解决问题的能力；培养我们的电路调试能力动手实践能力。

五、设计要求：

1、熟练掌握Multisim软件的使用方法；

2、掌握单道脉冲幅度分析器电路的工作原理；

3、能够用Multisim完成电路图的设计；

4、基本掌握使用Multisim进行模拟仿真。

六、单道脉冲幅度分析器电路原理：

单道脉冲幅度分析器（图1）包括两个甄别器，一个叫上甄别器，甄别阀用V上表示；另一个叫下甄别器，甄别阀用V下表示；上、

下甄别阀之差称为道宽，用ΔV表示，即：ΔV = V上– V下；除了两个甄别器外，还有一个反符合电路。当信号V in V上时分析器无脉冲输出，V下

图1 单道脉冲幅度分析器结构框图

图2 单道脉冲幅度分析器工作原理图

6.1、参考电压运算器

参考电压运算器由上下两个运算放大器组成的加法器，减法器以及精密的参考电压源构成，如下图所示。

两个稳定稳压二极管提供稳定的参考电压，经过两路多圈精密的电位器分别提供阈值中心的参考电压（V T）和道宽的参考电压（V W），加法器输出电压上甄别阈值：V H=1/2（V T + V W）；减法器输出电压为下甄别阈V L =1/2(V T- V W ),故道宽为V W ,可以看出：在对称调节道宽时，上阈V H 和下阈V L 的变化大小相等、方向相反，而且保持道宽中心（1/2 V T）不变；在道宽调整好调节阈中心时，只需改变V T

没测完一道内的计数后，需要手动调节多圈精密电位器，使，

道中心阈电平由（1/2V）升高到下一道阈中心（1/2V + V W），直至测量完所有道内的计数。

图3参考电压运算器电路图

6.2、上、下甄别器

如下图所示，该电路板的上、下甄别阈由两个相同的集成电路脉冲幅度分析器组成。上、下阈电压由前面的参考电压运算器提供，分别加到脉冲幅度分析器的同相端。当输入脉冲信号幅度超过上或下甄别器的阈压时，该甄别器由高电平转为低电平。

6.3、反符合电路

其工作过程为：

（1）当V I < V L 时，L和H都是低电平，显然与门输出为零。

（2）当V L < V I < V H 时，H为低电平，H非为高电平，即双稳态清零端为高电平，V3 维持高电平不变，与门开放；而L的下降沿触发单稳输出正脉冲，经与门输出。

（3）当V I > V H 时，H、L都有正脉冲输出，如果直接将上、下甄别电路输入脉冲进行反符合处理，由于脉冲上升时间和下降时间存在，将会发生甄别

错误。此电路用非H的前沿将双稳态电路清零，保证在单稳态电路输出脉冲之前将与门关闭，而用单稳态电路输出正脉冲V I 的后沿将双稳态电路触发翻转，使V3 回到高电平状态，与门重新开放。

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七、Multisim仿真测试

Multisim是一种虚拟的电子工作平台，在电子技术界广为应用，是目前世界上最先进的计算机仿真设计软件。其特点是：图形界面操作易学易用，快捷方便，真实准确，使用Multisim可实现大部分硬件电路实验的功能。

电子工作平台的设计实验工作区犹如一块“面包板”，在上面可建立各种电路进行仿真实验。电子工作平台的器件库可为用户提供多种常用的模拟和数字器件，设计和实验时可任意调用。虚拟器件在仿真时可设定为理想和实际模式，有的虚拟器件还可直观显示。电子工作平台还具有强大的分析功能，可进行直流工作点分析，暂态和稳态分析，高版本的Multisim还可进行傅里叶变换分析、噪声及失真度分析等。在Multisim电子平台上操作，就像在电子实验室用真实的电子器件进行电子实验一样清除、明白。

八、实验步骤：

1、查找文献资料并设计出框图。

2、查找各部分电路并了解各部分的功能，我们知道单道脉冲幅度分析器由参考电压运算器+上、下甄别阈+反符合电路三大部分组成，其中各个部分都有多种实现方式。

3、在Multisim中画出电路图。

4、调试改进后的单道脉冲幅度分析器电路图。

5、首先，将Rw1调到20%的位置，将Rw2调到90%的位置。

6、用万用表测量26点和20点，电压分别为1.5V和4.5V.

7、用信号发生器从23点输入频率为5kHz电压分别为1V、3V、5V的三角波；

8、用示波器分别在点23点、29点、点13，最后74LS08J(U8A)记作点Z观察输出结果。

在我们的实验讲义上的原理图如下所示：

根据在图书馆查阅的文献资料，我们发现反符合电路有多种实现方

案。这里我们将讲义上后面一段反符合电路图改装成在文献资料中查到的。我们用一个数电中学过的555定时器+747N芯片就能实现反符合的功能，省去了实验讲义上RS触发器、与门、非门等繁琐易出错的问题，改装后的原理图如下所示：

九、信号源输入分别为1V（小于下甄别阈）、3V（大于下甄别阈，小于上甄别阈）、5V（大于上甄别阈）

最后程序运行的结果如下：

1、电压为1V时

23点、29点、13点、Z点的输出结果：

1、电压为3V时

23点、29点、13点、Z点的输出结果：

2、电压为5V时

23点、29点、13点、Z点的输出：

实验结果分析：由实验输出结果可知，小于下甄别阈的1V电压和大于上甄别阈的5V电压最后都没有输出，只有3V（大于下甄别阈，小于上甄别阈）时才有输出结果，基本实现了单道脉冲幅度分析器的功能。同时，我还对实验讲义上的电路图进行了模拟仿真，刚开始并没有结果输出，发现我们的实验讲义上最后的总电路图有点小小的问题，不过原理完全没错，最后问题也被我们发现了。

十、实验心得体会：

在本次核电子学课程设计过程中我主要负责用Multisim软件设计电路图，调试以及仿真过程。经过整整一周的时间，由于这个软件我们以前从未接触过，所以必须从头学起，我先是在网上下了一个视频教程，看了三四遍之后我才开始模拟着画一些简单的电路图。慢慢的，我发现这和老师以前要我们做的作业用Protel99画电路图很相似。通过这次课程设计我深深认识到想学好核电子这门课的艰辛和不易。当我在电脑前坐了一整天却仍然没有调试出任何结果的时候，我有点灰心，也想过放弃，特别是瞪了一天的电脑后，眼睛冒出眼泪的时候。但是，由于一股不怕辛苦的毅力和年轻人的干劲使我最终还是坚持了下来，最终顺利完成了本次课程设计。同时，我也深刻认识到自己的不足，我的电路分析能力欠缺，做事不够仔细，使得仿真过程中出现不少问题。在以后的学习过程中，我必须强化自己的理论学习，同时提高自己的动手能力，为以后的工作打下坚实的基础。