幾種常用時(shí)變和非線性電路-復(fù)旦大學(xué)課程課件

調(diào)查問卷情況PPT清楚嗎？清楚；21不清楚；有些地方需要改進(jìn)。1授課內(nèi)容課上能聽懂一小部分；一半；7大部分；14全部。1

聽不懂的部分是因?yàn)椋豪蠋煕]講清楚；自己沒有認(rèn)真聽；13老師講得太快，沒跟上。5

還有一人：基礎(chǔ)沒打好；兩人：b，c都有調(diào)查問卷情況PPT清楚嗎？每次課內(nèi)容是否過多？還可以；18太多。4老師講課時(shí)是否思路清晰、重點(diǎn)突出？清晰、突出；20

不清晰、不突出；不夠清晰和突出，需要進(jìn)一步改進(jìn)。2老師講課時(shí)語言是否精煉？語速是否過快？不夠精煉，語速過快；比較精煉，語速過快；4不夠精煉，語速還可以；2比較精煉，語速還可以；16其他情況，請指明：

每次課內(nèi)容是否過多？你希望老師在以后的講課過程中改進(jìn)那些地方？加些例題2三節(jié)課太累4課前發(fā)PPT2電路分析再詳細(xì)些2講課速度再慢些1你希望老師在以后的講課過程中改進(jìn)那些地方？幾種常用時(shí)變和非線性電路

幾種常用時(shí)變和非線性電路線性門：控制信號能否通過的時(shí)變線性電路。展寬器：能把信號的峰頂展寬的電路。堆積判棄電路：判斷是否堆積并進(jìn)行丟棄的電路?；€恢復(fù)器：消除基線偏移和漲落的電路。線性門：控制信號能否通過的時(shí)變線性電路。線性門

控制信號能否通過的時(shí)變線性電路。用來在時(shí)閾里對信號進(jìn)行篩選或采樣。線性門是傳輸信號的一個(gè)門電路，在控制信號（門控信號）作用下，可以有兩個(gè)狀態(tài)：開門：線性門開放，脈沖信號以最小畸變通過線性門，傳輸系數(shù)為一常數(shù)，通常取1；關(guān)門：線性門關(guān)閉，脈沖信號無法通過線性門，即它的傳輸系數(shù)為0。線性門控制信號能否通過的時(shí)變線性電路。用來在時(shí)閾里對(a)線性門示意圖(b)線性門等效電路，模擬開關(guān)(c)理想線性門的輸出波形實(shí)際線性門輸出波形(a)線性門示意圖(b)線性門等效電路，模擬開關(guān)實(shí)主要用來傳輸正信號！電阻二極管線性門原理圖開門時(shí)：開關(guān)S斷開（在位置2），在有正信號輸入時(shí)，二極管D截止，信號通過電阻R傳送，圖中RL為負(fù)載電阻，

關(guān)門時(shí):

開關(guān)S閉合（在位置1），電流源I的電流通過D，只要

條件滿足D始終導(dǎo)通，輸出端被鉗位在零電平附近。主要用來傳輸正信號！電阻二極管線性門原理圖關(guān)門時(shí):開關(guān)S閉電阻二極管線性門實(shí)際電路電平轉(zhuǎn)換電路電流開關(guān)電阻二極管線性門實(shí)際電路電平轉(zhuǎn)換電路電流開關(guān)線性門小結(jié)既有做成獨(dú)立插件的線性門，也有用在儀器內(nèi)部的線性門。指標(biāo)要求亦不同，視具體情況而定。除了上面講到的傳輸正信號的線性門，還有傳送負(fù)信號的線性門。線路形式相同，只需改變某些非線性元件及其接法即可。線性門小結(jié)既有做成獨(dú)立插件的線性門，也有用在儀器內(nèi)部的線性門展寬器展寬器:能把信號的峰頂展寬的電路。

模擬展寬器:在模擬信號處理中，有時(shí)需將模擬信號幅度信息暫時(shí)保存起來，另外有時(shí)便于放大，需將窄脈沖展寬等。邏輯展寬器:與模擬展寬器原理基本相同，將邏輯信號展寬的電路。

展寬器展寬器:能把信號的峰頂展寬的電路。模擬展寬器示意圖輸出為模擬信號，幅度與輸入信號幅度相等。模擬展寬器示意圖輸出為模擬信號，幅度與輸入信號幅度相等。模擬展寬器實(shí)例由于展寬器存在一定的上升速率和穩(wěn)定時(shí)間，輸入信號必須具有足夠的平頂寬度才能使電容電壓達(dá)到穩(wěn)定值。有一定下垂，由于運(yùn)放有一定的輸入電流，D有反向電流，開關(guān)S有漏電流。電容上電壓幾乎直線上升，運(yùn)放工作在非線性區(qū)，以最大輸出電流對電容充電。模擬展寬器實(shí)例由于展寬器存在一定的上升速率和穩(wěn)定時(shí)間，輸入信邏輯展寬器

特點(diǎn)：無論前一信號引起的Tip是否結(jié)束，下一個(gè)輸入信號總是從它輸入時(shí)算起，使輸出邏輯電平維持Tip。

用途：可用來在每一個(gè)輸入信號之后的一定周期Tip內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)中某些邏輯功能動(dòng)作是否發(fā)生，從而進(jìn)行不同的處理。邏輯展寬器特點(diǎn)：無論前一信號引起的Tip是否結(jié)束，邏輯展寬器實(shí)例保持電容恒流源隔離M3的輸入電流對電容充放電過程的影響邏輯展寬器不要求精確地保持輸入信號幅度信息，因此沒有反饋運(yùn)算放大器邏輯展寬器實(shí)例保持電容恒流源隔離M3的輸入電流對電容充放電過

邏輯展寬器能檢測隨機(jī)信號間隔是否小于某預(yù)定值的功能，在核電子學(xué)中處理隨機(jī)信號是十分有用的。（見后面的堆積判棄電路）邏輯展寬器能檢測隨機(jī)信號間隔是否小于某預(yù)定值的功能，在堆積判棄原則堆積判棄電路原理死時(shí)間校正和允許最高計(jì)數(shù)率

堆積判棄電路

堆積判棄原則堆積判棄電路堆積后的輸出波形Tw為信號峰部的寬度，Tm為達(dá)峰時(shí)間堆積后的輸出波形Tw為信號峰部的寬度，Tm為達(dá)峰時(shí)間堆積判棄原則三種峰堆積情況：T為兩信號的間隔，忽略尾堆積T>Tw-TM兩信號峰值均無畸變；TM<T<Tw-TM

僅后一信號峰值畸變，后一信號應(yīng)舍棄；0<T<TM兩信號峰值均畸變，兩信號均應(yīng)舍棄。

堆積判棄原則三種峰堆積情況：T為兩信號的間隔，忽略尾堆積堆積判棄電路延遲時(shí)間應(yīng)大于快甄別器輸出脈沖寬度模擬信號堆積判棄電路延遲時(shí)間應(yīng)大于快甄別器輸出脈沖寬度模擬信號從堆積判棄電路分析中我們知道在監(jiān)察信號的時(shí)間Tip內(nèi)，如果再有信號輸入都要被舍棄，因此監(jiān)察時(shí)間就是堆積判棄電路所產(chǎn)生的死時(shí)間，這個(gè)死時(shí)間內(nèi)不能記錄輸入信號。計(jì)時(shí)電路就不應(yīng)把這個(gè)時(shí)間計(jì)入測量時(shí)間，而應(yīng)從總的測量時(shí)間（實(shí)時(shí)間）中扣除這個(gè)死時(shí)間得到活時(shí)間，由于測到的總計(jì)數(shù)除以活時(shí)間就是信號計(jì)數(shù)率，這種辦法稱為死時(shí)間校正。雖然堆積信號被舍棄，但其計(jì)數(shù)損失得到了校正。死時(shí)間校正從堆積判棄電路分析中我們知道在監(jiān)察信號的時(shí)間Tip內(nèi)，如果再邏輯展寬電路對每一個(gè)信號都要給出持續(xù)時(shí)間為一個(gè)監(jiān)察周期的信號輸出，當(dāng)在監(jiān)察周期Tip內(nèi)又出現(xiàn)的信號可以再維持一個(gè)監(jiān)察信號的寬度。輸入信號的計(jì)數(shù)率增高到1/Tip

時(shí)，監(jiān)察周期的持續(xù)時(shí)間可以一直持續(xù)下去，即死時(shí)間也一直持續(xù)下去，使可以記錄到的信號趨近于0。所以：對堆積判棄電路來執(zhí)行堆積信號判別時(shí)，對輸入的計(jì)數(shù)率有一定的要求。如果計(jì)數(shù)率過高，則輸出計(jì)數(shù)率反而更小，所需要的測量時(shí)間更長。允許最高計(jì)數(shù)率邏輯展寬電路對每一個(gè)信號都要給出持續(xù)時(shí)間為一個(gè)監(jiān)察周期的信號基線恢復(fù)原理CD基線恢復(fù)器門控基線恢復(fù)器基線恢復(fù)器

基線恢復(fù)原理基線恢復(fù)器尾堆積使信號的基線發(fā)生漲落無尾堆積的系列脈沖通過CR網(wǎng)絡(luò)時(shí)

由于電容器上電荷在放電時(shí)間內(nèi)，未能把充電的電荷放光，那么在下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，電容器上的剩余電荷將引起這個(gè)新出現(xiàn)脈沖的基線偏移。結(jié)果使能譜峰位移動(dòng)及能量分辨率變壞，在高計(jì)數(shù)率時(shí)尤為突出。基線偏移現(xiàn)象尾堆積使信號的基線發(fā)生漲落基線偏移現(xiàn)象

設(shè)想有一種元件或電路，能跟蹤基線的變化，在信號到達(dá)之前，隨時(shí)隨地記錄當(dāng)前的基線電平，一旦信號到達(dá)，它能完成該信號（包括基線電平）減去信號到達(dá)前瞬間的基線電平的功能，從而得到真正的信號電平，這就是基線恢復(fù)器的基本原理?；€恢復(fù)原理理想的基線恢復(fù)器設(shè)想有一種元件或電路，能跟蹤基線的變化，在信號到達(dá)CD基線恢復(fù)器最簡單的基線恢復(fù)器是由電容和二極管構(gòu)成，二極管D近似起到開關(guān)S的作用。此電路對于單極性正輸入信號，具有一定基線恢復(fù)功能。由于二極管正向?qū)娮柚翟趯?dǎo)通電壓之下時(shí)變得很大，因此影響基線恢復(fù)速度。不為零CD基線恢復(fù)器最簡單的基線恢復(fù)器是由電容和二極管構(gòu)成，二極管在放大器的開環(huán)增益為A時(shí)，D的等效正向內(nèi)阻減小到原來的1/(1+A)。這種帶有放大器的基線恢復(fù)器稱為有源基線恢復(fù)器，沒有放大器的則稱為無源基線恢復(fù)器。有源CD基線恢復(fù)器由于二極管的正向內(nèi)阻在管壓降減小到導(dǎo)通電壓以下時(shí)變得很大，為了改善這一點(diǎn)，可以利用一個(gè)放大器來減小D的等效正向內(nèi)阻。

在放大器的開環(huán)增益為A時(shí)，D的等效正向內(nèi)阻減小到原來的1/(輸入雙極性信號時(shí)基線變化速度快于電容的跟蹤速度（由電容和二極管的反向電阻決定）時(shí)(a)(b)0V0V0V輸入雙極性信號時(shí)基線變化速度快于電容的跟蹤速度（由電容和二極只適應(yīng)單極性信號，若信號存在下沖，下沖過后基線恢復(fù)器的速度很慢（由電容和二極管的反向電阻決定）；基線迅速上升時(shí)（即基線變化速率較大時(shí)），由于二極管反向電阻較大，因而C上電壓跟不上基線變化，造成在一段時(shí)間內(nèi)輸出電壓還會(huì)疊加上一定基線電平，因而在基線變化速率不大時(shí)才能比較好地發(fā)揮作用。CD基線恢復(fù)器的缺點(diǎn)只適應(yīng)單極性信號，若信號存在下沖，下沖過后基線恢復(fù)器的速度很其他類型的基線恢復(fù)器其他類型的基線恢復(fù)器只要輸入信號基線電平上升速度小于電容的跟蹤速度（此時(shí)，由電容和恒流源電流決定I/C），此電路可以比較迅速地跟蹤信號基線。但如果要使信號通過期間避免幅度損失，需要開關(guān)控制電路使S打開，線路復(fù)雜。CDI有源基線恢復(fù)器ＡS01ＣＤI只要輸入信號基線電平上升速度小于電容的跟蹤速度（此時(shí)，由電容無源對稱CDD基線恢復(fù)器:雙極性脈沖的基線恢復(fù)

+_C+_VR有源非對稱CDD基線恢復(fù)器:單極性脈沖的基線快速恢復(fù)+_C+_VR有源非對稱CDD基線恢復(fù)器:門控基線恢復(fù)器通過設(shè)置IB1和IB2的關(guān)系，可以得到對稱和非對稱的基線恢復(fù)器。門控基線恢復(fù)器通過設(shè)置IB1和IB2的關(guān)系，可以得到對稱和非基線恢復(fù)器小結(jié)基線恢復(fù)原理（重點(diǎn)）基線恢復(fù)器一般加在譜儀放大器后幾級或最后，它不改變譜儀放大器輸出波形，就可以恢復(fù)信號尾堆積引起的基線偏移和抑制各種慢變化引起的基線偏移。譜儀放大器由于加了基線恢復(fù)器后它的噪聲也會(huì)有所增加。多種基線恢復(fù)器，適用于在不同情況下（信號極性、基線變化速度等）對基線的恢復(fù)CD基線恢復(fù)器：單極性、基線變換速度較慢，由二極管的反向電阻和C決定；CDD對稱基線恢復(fù)器：雙極性、基線變化速度由I和C決定；CDD非對