Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
96
§ 2.5. ПЕРЕГРУЗКА УСИЛИТЕЛЕЙ
И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
2.5.1. АМПЛИТУДНАЯ ПЕРЕГРУЗКА
Если на вход усилителя помимо измеряемых сигналов поступают импульсы очень больших амплитуд, то возникает амплитудная перегрузка. Например, это наблюдают при исследовании излучения низкой энергии в присутствии компонента излучения высокой энергии. Перегрузка заключается в том,, что усилитель на некоторое время блокируется, при этом возможна потеря поступающих за перегружающим импульсом сигналов; могут появиться также ложные импульсы.
Амплитудная перегрузка, как правило, возникает из-за нелинейности (ограничения) активных элементов и усугубляется переходными і?С-цепями между каскадами или усилительными секциями (рис. 2.37,а). Эти цепи рассчитывают на нормальную передачу — без заметных искажений усиливаемых импульсов. Амплитуды импульсов, поступающих с /?сСс-цепи,, должны укладываться в линейной части амплитудной характеристики последующего каскада В (рис. 2.37,6); постоянные ‘времени заряда и разряда емкости Cc одинаковы и равны
Здесь мы полагаем, что входное сопротивление каскада В значительно бОЛЬШе RcirBX^Rc)-
Прй> поступлении импульсов очень больших амплитуд, не укладывающихся в линейную часть характеристики каскада Bi ;ка,к правило, появляется дополнительная проводимость во входном активном элементе каскада, иными словами, входное сопротивление становится малым: г'вх<^гвх и г'вх«С/?с. Теперь импульс большой амплитуды заряжает емкость Cc с малой постоянной времени т'зар^ »(гвых+г'вх)С0; ^зар<т3ар. В результате емкость Cc приобретает
Рис. 2.37. Переходная JRcCc-Uenb в усилителе (а); амплитудная характеристика усилителя и перегружающие импульсы (б); передача перегружающих импуль-
Выход
Вход
Вход
4 Зак. 1319
97
Вынос
Рис. 2.38. Переходная RcC0-Uzпь с восстанавливающим диодом
значительный заряд и после исчезновения перегружающего импульса начинает разряжаться через Rc и гвых. На сопротивлении Rc и на входе каскада В появляется большой отрицательный выброс напряжения, который постепенно уменьшается с постоянной времени Траз. Отрицательный выброс может привести к тому, чтег следующий за большим импульсом нормальный сигнал исказится либо потеряется (рис. 2.37,в). После усиления в последующих каскадах отрицательный выброс сам может вызвать перегрузку и создать новый ложный сигнал.
Существует ряд способов, значительно ослабляющих перегрузку усилителей. В тех каскадах усилителя, где амплитуды импульсов достигают значительной величины, порядка нескольких вольт, длительность ‘возникающего при перегрузке выброса может быть уменьшена восстанавливающим диодом (рис. 2.38). Диод включается параллельно резистору R0 и не препятствует нормальной передаче сигнала. При перегрузке заряд с емкости Cc быстро снимается, так как во время разряда включается прямое сопротивление диода r^^Rs и постоянная времени разряда становится небольшой
^раз ~ (^*вых ^*д) Cc.
Наряду с ликвидацией последствий перегрузки иногда применяют меры к; подавлению или ограничению мешающего сигнала большой амплитуды. Эту задачу выполняет, например, диодная ограничительная схема (рис. 2.39,а). В-этой схеме сигнал поступает через гасящий резистор Rrас на два шунтирующих, диода Ді и Д2. Диоды выбирают с изломом характеристики в области малых напряжений. В результате общая характеристика диодной цепи имеет вид, приведенный на рис. 2.39,6. На выход схемы без искажений проходят сигналы
малых амплитуд, а большие сигналы ограничиваются. Такие ограничительные ячейки вводятся между отдельными каскадами или секциями усилителя.
Уменьшить явление перегрузки1 можно также рациональным выбором-секций усилителя. Часто применяют секции, выполненные на базе дифференциальных схем (см. § 2.3). Такие секции по входу ведут себя аналогично эмиттерному повторителю — имеют большое входное сопротивление и не перегружаются при поступлении им-Рис. 2.39. Диодная ограничительная пульсов значительных амплитуд. Галь* схема (а) и характеристика диодной ванйческая связь каскадами
цепи Д 1—Д2 {О;
,ід / Aiy
/С і иА І Л
/Дг ! І І >\
І І
I I
і І
6) і - І 't І
98
предотвращает перегрузки внутри секции. Кроме того, дифференциальные секции не меняют фазу сигнала, и усилитель можно сконструировать так, чтобы большие сигналы отсекать амплитудными характеристиками секций.
2.5.2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
Сигналы детекторов излучений, как правило, укорачиваются. Этим в значительной степени уменьшаются эффекты наложений (см. § 2.2). Статистический характер даже сформированных укороченных однополярных сигналов приводит к флуктуациям постоянной составляющей или нулевой линии в цепях усилителя и на его выходе. При этом в те интервалы времени, когда сигналы приходят •с большой частотой, их уровень меняется; иногда меняется и сама амплитуда сигналов. Возникает своеобразная частотная перегрузка, приводящая к неправильному измереннию амплитудных распределений. Она особенно заметна при исследовании короткожи-вущих элементов, а также при работе на импульсных ускорителях, когда большую часть времени' с выхода детектора поступают редкие фоновые сигналы, а в течение короткого времени — пачка измеряемых импульсов.
