南华大学2010核电子学A卷答案

1. 核电子学中主要的噪声有三类：散粒噪声 、热噪声 和 低频噪声 。

2. 核辐射探测器输出信号的数学模拟为电流 冲击 函数，从探测器输出的大量随机分布的信号，可用数学式表示为∑-=ii i t t Q t I )()(δ。

3. 在时域和频域分析中，当输入信号f(t),网络传输函数为h(t)时该输出信号g(t)=_f(t)*h(t) ;经过_拉普拉斯________变换后，输入信号为F(S),网络传输函数为H(S)时输出信号G(S)=__F(S).H(S)________________。

4. 改善放大器线性的方法，可以简单归结为：（1）合理选择工作点__。

（2）__采用负反馈_。

5. 谱仪放大器基本上由____放大电路__和滤波成形电路组合而成，对滤波成形电路来讲，有_弹道亏损_____和__堆积畸变_两种信息畸变。

6. 脉冲幅度甄别器是将__模拟脉冲__转换成__数字逻辑脉冲_输出的一种装置。

7. 定时误差通常按误差产生的原因分为两类：___时移___和___时晃_。

8. 放大器输出信息中，总是由：_信号__,__噪声__,__干扰__组成。

二、选择题：（每题 2 分，共 20 分）1. 下列探测器中，能量分辨率最佳的是（ B ）A.闪烁体探测器B.半导体探测器C.电离室D.气体探测器 2. CR 微分电路（高通滤波器）的频率响应为（ A ）A.RC j RC j H ωωω+=1)( B. RC j RH ωω+=1)(C. RC j RC H ωω+=1)( D. RCj H ωω+=11)(3. 已知已知一个电荷灵敏前置放大器反馈电容C f =1pf,对于硅半导体探测器，平均电离能eV 62.3=ϖ,估算能量变换增益A CE 为（ D ） A.10000 B.106V/C C. 500 D.44.4mV/MeV 4. 前前置放大器输出的噪声功率谱密度为（ C ）A.ωω222c b +B. ωωω2222c b a ++C. ωω2222c b a ++D. 22322ωωc b a ++5. n 节放大节组成的放大器，放大器上升时间和各放大节上升时间的关系为t r =（ A ）。

A.22221rn r r t t t +⋅⋅⋅++ B.rn r r t t t +⋅⋅⋅++21C. rn r r t t t +⋅⋅⋅++21D. 22221rn r r t t t +⋅⋅⋅++6. 下图中针对于被测信号○1，发生了（ D ）A.峰堆积B.前沿堆积C.后沿堆积D.尾堆积 7. 极零相消电路的功能是（ A ）A.消除单极性信号下冲B.微分电路 C . 消除零基线 D.积分电路 8. 一个最大量化电平数为8192的模数变换器，其分辨率R 为（ B ）A.2-10B.2-13C.2-14D.2-119. 幅度变化范围大，触发比不能调节的定时方法是（ D ） A.前沿定时 B.ARC 定时 C.恒比定时 D.过零定时 10. 谱仪放大器的作用不包括（ B ）A.放大有用信号B.消除噪声C.滤波成形D.提高信噪比三、简答题（共 3 小题，共 15 分）1. (本题 5 分）简述单道脉冲幅度分析器的工作原理？答：单道脉冲幅度分析器由上甄别器和下甄别器组成。

上甄别器的输出端接入反符合电路的反符合端，下甄别器的输出端接到分析道，当输入脉冲的幅度高于上甄别阈时，反符合道有信号输入，反符合电路无信号输出，当输入脉冲信号幅度处在上甄别阈和下甄别阈之间，有正极性脉冲输出，当输入信号幅度低于下甄别阈，单道分析器也没信号输出。

2. (本题 5 分）图a 为前置放大器的输出信号，请设计一个成形电路，所设计的成形电路的输出电压波形为图b 。

图a 前置放大器输出信号 图b 输出电压波形得分 阅卷人3. (本题 5 分）谱仪放大器的幅度过载特性含义是什么？计数率过载含义是什么？二者引起的后果有何区别？答：幅度过载：信号超出线性范围很大时，放大器一段时间不能正常工作， 后果：不能工作的死时间存在计数率：放大器中由于计数率过高引起脉冲幅度分布畸变 后果：峰偏移和展宽四、计算题（共 4 小题，共 45 分）1. （本题 15 分）当探测器输出为理想冲击信号时)()(t Q t i D δ=，(1)求此时输出回路上的电压V 0(t)？(2)在实验中，探测器输出的并不是理想冲击信号，存在一定的形状和宽度，假设()⎩⎨⎧<∆>∆≤≤∆=0,00t T t Tt T Q t i D ，求此时输出回路上的电压V 0(t)。

(3)比较两种情况下输出电压幅度的大小。

解：(1)()()t Q t i D δ=()分5..................................)(0iom t i C QV e C Q t V i =⇒-=-τ分做拉氏反变换，7.....................................................),1[(0),1[()]()1()()1[()(////)(/⎪⎩⎪⎨⎧∆≥-∆∆<≤-∆=∆----∆=∆---∆---T t e e TQR T t e TQR T t u e t u e T QR t V i i ii i T t i t i T t t io τττττ )]111()111[()1(1)()()(/111//)()1()11()()]()([)(0)2(iT s i i i i T s i D o ii C R Ts T s D D s s e s s TC Q s s e TC Q s I s H s V s C Z Z s H se T Q e s s T Q s I T t u t u TQt i T i i τττττ+--+-∆=+-∆=⋅=∴+==-∆=-∆=∆--∆=≠∆∆-∆-∆-∆-而系统的传递函数时当()分出电压幅度减少比冲击电流输入时，输）（（时，当时，出现在对于矩形脉冲，最大值3......................................................................21:)211(]2111[)1(32/om iom iiii i i om i T iom V TV T QR T T T QR V T e TQR V T t i τττττττ∆=∆∆-=∆+∆--∆≈<<∆-∆=∆=∆-2. （本题 10 分）下图是电荷灵敏前置放大器的简图，试问（1）R F 在此电路中所起的作用？（2）计算此放大器电路的开环增益：（已知T1管的跨导m g 为4.5 mA/V;Ω=M R 11;Ω=k R 5002；Ω=k R 1003）解：（1）R F 在此电路中所起的作用为1.与反馈电容并联的电阻起到泄放上电荷的作用。

…………2分2.另一个作用是产生直流负反馈以稳定放大器直流工作点。

…………2分（2）此放大器电路的开环增益：…………………………………6分3. （本题 10 分）下图电路中，若)()(t t V i δ=，求输出电压信号)(0t V ，其中A=1为隔离用。

分得：）反变换（由分解：5.........................................................)1(1(t)V ,1)(5................................)1(1111)(0220⋅-=-+⋅⋅+⋅=+⋅+=--RC tt e RCtRC e t s s sc s s RC scR Rsc R sc s V ααα22505005.420=⨯==R g A m4. （本题 10 分）电路中，若输入信号为)()(t Q t i i δ=，如何协调图示中的参数，使它能达到极零相消的目的？并求此时输出的电压信号)(0t V 。

()()分得使调节分解：5......................................................................R ......5.. (1)1201LL 2121τττττττt ffe C Q t V C R R RR CRS S S H -==+==++=1【判断题】能否直接使用气体探测器产生的感应电流大小来测量入射粒子的能量？错2【判断题】气体、闪烁、半导体三种核辐射探测器都能产生相应的输出电流i(t)，在电路分析时，都可以把它等效为电流源。

对3【判断题】探测器输出脉冲形状在理想情况下，可看成冲击函数，探测器输出电流脉冲信号，可简化表示为一个强度变化的随机冲击序列。

对4【判断题】信号或者噪声，可以在时间域里研究它们的时间函数，也可以在频率域内分析它们的频谱。

通过傅里叶变换(简称傅氏变换)，可以建立起信号的时域波形和频谱之间的对应关系。

对5【简答题】简要说明核辐射探测器的输出信号的特点。

（5.0分）我的答案：探测器输出信号为随机脉冲，而随机脉冲又有如下三个特性时间特性幅度分布的非周期性非等值性6【简答题】核辐射探测器的输出脉冲信号含有什么信息？（5.0分）我的答案：类型，强度（数量），能量，时间7【简答题】气体、闪烁、半导体三种核辐射探测器的能量分辨率排序。

（5.0分）我的答案：按能量分辨率由高到低：半导体探测器，气体探测器，闪烁体探测器8【简答题】核电子学中的主要噪声有哪三类？（5.0分）我的答案：散粒噪声热噪声低频噪声9【简答题】放大电路的频率特性指什么？（5.0分）我的答案：放大器的性能（主要指电压放大倍数A）对不同频率正弦输入的稳态响应10【简答题】什么是电路网络的冲激响应？（5.0分）我的答案：在时域中，一个单位冲击信号δ（t）加到一个线性网络上，所得的输出信号为h （t），称为该网络的冲激响应1【判断题】电荷灵敏和电流灵敏前置放大器主要用于能谱测量分析系统；电压灵敏前置放大器则主要用于时间测量分析系统。

错2【判断题】要提高放大电路输出稳定性，减小相对变化量，一般要求放大器开环增益A0必须很高。

对3【判断题】信号由基极输入，发射极输出，构成共集电极放大电路，又叫射极跟随器。

对4【判断题】放大电路中的自举电容，从本质上来说起到一种特殊形式的正反馈。

对5【简答题】前置放大器的作用？我的答案：1，提高系统的信噪比2，减少外界干扰的相对影响3，合理布局，便于调节和使用4，实现阻抗转换和匹配6【简答题】什么是密勒效应？我的答案：反相放大电路中，输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用及等效到输入端的电容值会扩大1+A倍，其中A是该级放大电路的电压放大倍数。

7【简答题】电荷灵敏前置放大器的输入电容Cif表达式是什么？我的答案：Cif=Ci+(1+A0)Cf8【简答题】电荷灵敏前放相比电压灵敏前放有什么不同？我的答案：电压灵敏前置放大器对探测器信号先积分再放大电荷灵敏前置放大器放大和积分同时进行。