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单道脉冲幅度分析器仿真一，时间安排和地点1、课程设计说明（2学时）；2、Matlab的认识（4学时）；3、仪器的设计（4学时）；4、仪器的模拟仿真（8学时）；5、成果检查（2学时）；6、完成课程设计报告。
2012年6月12日-2012年6月28日核电子实验室（信工楼105）课程设计说明时间：2012年6月12日下午08:00-10:00Matlab使用介绍：2012年6月13日上午08:00-10:00二，设计任务此次任务是用matlab的simulink仿真我们所学的单道脉冲幅度分析器。
运用所学的知识，准确仿真出单道脉冲幅度分析器，调试出最佳状态，给出Simulink 的程序框图及输入输出波形图。
三，设计目的1，了解matlab各个功能，重点学会编程和仿真；2，学会使用simulink仿真电子电路；3，加强对单道脉冲幅度分析器的理解；4，学会怎样分析问题，解决问题。
四，设计原理及方法1，单道脉冲幅度分析器的工作原理单道脉冲幅度分析器要求只有输入脉冲幅度落入给定的电压范围（V上-V下）之内，才输出逻辑脉冲。
而输入脉冲幅度小于V下或大于V上时皆无输出脉冲。
图1 单道脉冲幅度分析器工作原理图单道脉冲幅度分析器（图2）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。
图2 单道脉冲幅度分析器结构框图2,simulink简介Simulink 中的“Simu”一词表示可用于计算机仿真，而“Link”一词表示它能进行系统连接，即把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。
作为MATLAB 的一个重要组成部分，Simulink由于它所具有的上述的两大功能和特色，以及所提供的可视化仿真环境、快捷简便的操作方法，而使其成为目前最受欢迎的仿真软件。
Simulink的典型模型结构Simulink的典型模型通常由三部分组成，分别是输入，状态和输出模块，输入模块提供信号源，包括信号源，信号发生器和用户自定义信号等；状态模块式被模拟的系统，是系统建模的核心；输出模块是信号显示模块，每一个系统的模型不一定要包括三个部分，也可以只包括两个或一个部分。
「实验四单道脉冲幅度分析器」实验四：单道脉冲幅度分析器引言：脉冲信号是一种电信号，它的特点是0~1的时间内朝一个方向猛冲，然后立即返回原点，这个过程类似于周期性冲击。
脉冲信号广泛应用于许多领域，如通信、雷达、生物医学等。
因此，对脉冲信号进行分析和处理是十分重要的。
单道脉冲幅度分析器是一种常用的仪器，用于测量和分析脉冲信号的幅度。
本实验通过搭建实验电路，使用单道脉冲幅度分析器对脉冲信号进行幅度分析，以加深对脉冲信号的了解和认识。
一、实验目的：1.学会使用单道脉冲幅度分析器对脉冲信号进行幅度分析；2.了解脉冲信号的特点和测量方法；3.实验掌握脉冲信号的测量原理和技术。
二、实验原理：1.单道脉冲幅度分析器的基本原理单道脉冲幅度分析器是一种根据输入信号的幅度分析其脉冲幅度的仪器。
其基本原理是将输入信号与参考电平进行比较，通过多级放大和滤波处理后输出一个直流电压，该直流电压与脉冲信号的幅度成正比。
2.脉冲信号的特点脉冲信号是一种特殊的周期性信号，其特点是0~1的时间内快速向一个方向猛冲，然后立即返回原点。
脉冲信号的主要特点包括幅度、上升时间、下降时间、脉冲宽度和重复周期等。
3.单道脉冲幅度分析器的测量原理单道脉冲幅度分析器通过多级放大和滤波处理，可以将输入信号转化为与之成正比的直流电压。
具体原理如下：(1)输入信号经过输入放大电路进行放大；(2)放大后的信号经过滤波电路精细处理，去除噪声；(3)滤波后的信号经过整流电路将其转换为同频直流信号；(4)直流信号经过目标脉冲放大器进行放大，其放大倍数由用户自行设定；(5)放大后的信号经过最后的滤波和整流，得到与脉冲信号的幅度成正比的直流电压输出。
三、实验器材和仪表：1.单道脉冲幅度分析器：用于对脉冲信号进行幅度分析；2.信号发生器：用于产生脉冲信号；3.示波器：用于观察和测量脉冲信号。
四、实验步骤：1.搭建实验电路：将信号发生器的输出端与单道脉冲幅度分析器的输入端连接，将单道脉冲幅度分析器的输出端与示波器的输入端连接。
单道脉冲幅度分析器验证实验目的：1．进一步掌握单道脉冲幅度分析器电路的工作原理；2．对单道脉冲分析器模拟仿真的电路图进行实物焊接。
3．对焊接完成的成品进行验证。
实验原理：（1）单道脉冲幅度分析器：单道脉冲幅度分析器包括两个甄别器，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<VV in> V上时分析器无脉冲输出，V下<V in<V上分下时分析器无脉冲输出，析器有脉冲输出（如图2所示）。
单道脉冲幅度分析器结构框图单道脉冲幅度分析器工作原理图（2）反符合电路其工作过程为：1.当VI < VL 时，L和H都是低电平，显然与门输出为零。
2．当VL < VI < VH 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VI > VH 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VI 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。
反符合电路原理图信号关系图（3）电压运放跟随器：电压跟随器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，是最常用的阻抗变换和匹配电路。
电压跟随器常用作电路的输入缓冲级和输出缓冲级，它实际上就是Rf=0，R1=∞，反馈系数F=l时的同相输入放大器。
电压运放跟随器实验步骤：（1）根据仿真电路图焊接电路板。
（2）将完成电路板接入电源设置上下阈值分别约为1v，0.5v。
（3）将焊接的电路板连接信号发生器与示波器进行验证。
单道脉冲分析器仿真电路图实验验证结果：1）焊接完成的电路板（1）输入信号（XCS3信号截图）与电路板对比：（2）上下阈值（由XCS1显示）（3）反符合电路甄别过程与结果（由XCS2显示）：（4）XCS5结果：（5）XCS4结果：经过验证，实际电路板与仿真结果一致，电路板焊接成功。
单道脉冲幅度分析器的设计一设计的时间及地点时间：2013年6月地点：东华理工大学南区4栋二设计任务设计的课题：维修单道脉冲幅度分析器，并完成该单元电路各组成部分的分析调试。
根据设计的课题，以及原理，先画出设计的框图；根据设计框图，对各部分进行设计，画出详细的电路图，并进行调试；用Multisim画出电路图，进行模拟仿真，分析运行的结果并写出实验报告。
三设计的目的及要求设计的目的：1、通过Multisim的电路设计，对熟悉单道脉冲幅度分析器的工作原理有更进一步的理解，加深印象，使所学知识得以巩固和提高。
2、掌握单道脉冲幅度分析器的甄别阈及道宽线的测量方法3、了解测量单道分析器分辨时间的方法。
4、全面掌握核电子学各模块电路的设计，实现设计、模拟仿真的技术环节，提高分析问题解决问题的能力；设计的要求：1、掌握Multisim的使用方法；2、掌握所画电路的工作原理；3、掌握Multisim电路图的设计；4、基本掌握使用Multisim进行模拟仿真。
四设计的原理和方法设计的原理单道脉冲幅度分析器要求只有输入脉冲幅度落入给定的电压（阈电平）范围（V U—V L）之内时，才输出逻辑脉冲。
而输入脉冲幅度小于V L或大于V U时皆无输出脉冲。
单道脉冲幅度分析器组成框图如下图所示，其中电压比较器用LM710，响应速度快（40ns），放大倍数高（1000V/V）。
图1 单道脉冲幅度分析器原理框图电路主要由六部分组成：输入衰减级双向输入；基线回复电路；参考电压运算器；电压比较器；反符合逻辑电路；输出跟随。
五设计步骤及各部分的工作原理（1）输入衰减及双向输入由于比较器的最大输入电压范围为±5V，而一般放大器的满量程输出电压为10V。
为了达到满量程10V的分析范围，在单道中引入了一个二比一衰减器，它由LM318型双端输入的差值单运算放大器构成。
正的输入信号由电阻R32、R33分压，LM318的3脚和2脚为Vi/3，6脚输出为（Vi/3）/10*15=Vi/2；负的输入信号经R34输入到LM318的反向端，LM318的3脚和2脚为虚地，电压为0，输出信号为-Vi/2。
(2) 基线恢复器作用是保证单道分析器能在高计数率输入信号下，不因基线偏移而产生明显的谱线移动。
它由T3和T4和T1和T2组成，T3，T4是一个发射极公用一个电阻R39的电流源，T1，T2组成互补晶体管的怀特射极输出器，具有很高的输入阻抗，很低的输出阻抗和良好的线性，整个电路构成很深的直流负反馈，因此静态工作点很稳定。
静态时，T3导通电流约为247μA，T4，T1，T2的导通电流分别为100μA 、100μA、400μA。
当正向信号经C28加至T1基极时，引起T2发射极电位降低，这使T4导通电流增加而把T3截止，因此，C28通过射极输出器极高的输入阻抗充电，正向输入信号结束时，C 22开始放电，而T 1基极电位下降至静态值稍下，使T 2发射极电位高于其静态电位，T 4导通电流减小，T 3又重新导通。
T 3的集电极电流使C 22很快放电，T 1基极电位迅速恢复其静态值，因而，T 1发射极电位随即恢复至基线。
该基线恢复器输入阻抗高，传输系数十分接近于1，工作稳定，线性好。
(3) 参考电压运算器LM710电压比较器的参考电压，由两个参考电压运算放大器（LM3140）提供。
由两个串联的2DW7C 稳压管并经十圈电位器W2提供阈值电压U, W4提供道宽电压ΔU 。
U 和ΔU 加至加法器和减法器的输入端，在加法器和减法器的输出端即可分别获得上甄别和下甄别器的阈电压，开关K 2可实现道宽的对称或非对称调节。
设阈值电位器W 2中心抽头对地电压设为U ，调道宽电位器W 4中心抽头对地电压设为ΔU ，由运算放大器原理，加法器A 1输出电压U 1=—（U+ΔU ）/2。
因U 和ΔU 本身为负值，所以U 1对地电压实际为正。
U 1作为上甄别器的阈电压。
在道宽非对称性调节的情况下，减法器A 2是一个有1/2衰减的倒相器，其输出电压U 2=2/U -,U 2作为下甄别器的阈电压。
道宽为U 1-U 2=2/U ∆-。
在道宽对称调节的情况下，减法器的倒相输入端加有电压U ，而其同相输入端加入电压ΔU ，这时减法器A 2的输出电压U 2=2/)(U U ∆--。
此时道宽为U U U U U U U ∆-=∆++∆+-=-)(21)(2121而在调节道宽时，U 1和U 2的变化，大小相等，方向相反，于是保持了道中心始终为2/U -。
下阈十圈电位器和道宽十圈电位器调节1圈，对应电压调节为0.5V 。
由于输入信号也通过输入衰减器也衰减了1/2，所以十圈电位器调节到1圈时，阈值电压U 1和道宽电压对应为U ∆为0.5V ,等效于对输入电压的阈值和道宽电压为1V 。
(4) 甄别器（电压比较器）上、下甄别器均采用集成比较器LM710, 加外部元件接成交流耦合施密特电路。
当输入脉冲幅度与阈电压相等时，输出电平产生跳变，跟随触发器的回差（电压）由输出分压器决定，电路回差约为50mV ,输出为负脉冲。
(5) 反符合门电路反符合门电路由双单稳态A5(74LS123)和4双输入与非门A6(74LS37)构成。
其中A6的两个与非门C 、D 构成的RS 触发器。
静态时，成形电路的A 5-13端输出为低电平，A 5-12端输出为高电平，RS 触发器的A 6-8端输出为高电平，A 11-6为低电平，A 6-6输出为高电平，A 6-3输出为低电平。
（理论分析所得的输出情况）图2 输入信号在高于下阈、低于上阈的反符合电路各级图3 输入信号在高于上阈的反符合电路各级的输出情况当下甄别器被触发而上甄别器未被触发时，A4-9产生的负脉冲的上升沿将A5-2触发而使A5-13端输出为正脉冲，该正脉冲同时加到RS触发器的A6-5端和单稳态触发器的A5-9端。
在A5-9端输入正脉冲的下降沿时单稳态触发器被触发而在A5-12端输出负脉冲。
因此RS触发器的A6-8端输出为正脉冲，这样A5-13端输出的正脉冲和A6-8端输出的正脉冲经过两级与非门B、A后，A6-3输出为正脉冲，即最后产生一正的输出脉冲。
各级波形如图2。
当上、下甄别器均被触发时，上甄别器产生负脉冲的下降沿使RS触发器置位，A6-8端输出负脉冲，随后上甄别器产生负脉冲的上升沿到来时，RS触发器不发生翻转仍然保持负脉冲。
最后当下甄别器产生负脉冲的上升沿到来时，单稳态触发器的A5-13端输出正脉冲，在该正脉冲下降沿时刻，A5-12端输出负脉冲，同时RS触发器的A6-8端跳变为正脉冲。
A6-8端的正脉冲与A5-13端正脉冲结束后的负脉冲经过两级与非门B、A后，A6-3端输出为负脉冲，即最后没有输出信号，这样就实现了当上、下甄别器均被触发时无输出信号，最终达到反符合的目的。
各级的输出情况如上图3所示。
六设计成果寄运行结果用Multisim说画出的电路图，如下所示：图4 用Multisim所画出的电路图仿真结果如下：上甄别阈V上=9V，下甄别阈V下=6V①输入信号幅度为12V时（V>V上），所得仿真结果如下图5所示。
②输入信号幅度为8V时（V下＜V＜V上）,所得仿真结果如下图6所示。
③ 输入信号幅度为4V(V<V 下)时，所得的仿真结果如下图7所示。
图5 V=12V ＞V 上时的输出情况图6 V 下＜V=8V ＜V 上时的输出情况图7 V=4V<V时的输出情况下对输出结果的分析：从输出的结果可以看出，实验的结果与理论情况基本是相吻合的。
基本满足了单道脉冲幅度分析器的理论原理，即：当输入的信号幅度在两个上下阈之间的时候才有输出。
在用软件画图的过程中，由于软件中没有实验所需的74LS123芯片，在设计的过程中只能用了其他的芯片来代替，因此，电路的整个功能受到了一些影响，很多点上的实际输出是与理论上不一致的，这是需要解决的一个问题。
七实验的心得以及体会做完这个设计性实验，让我加深了对单道脉冲幅度分析器的工作原理及电路的理解，把书本上的理论知识与实践相结合，培养了我的动手能力的同时，也加强了我分析、认识问题的能力，加强了我面对困难、克服困难、战胜困难的决心和勇气，增强了我的自信心，为以后的研究生学习打下了牢固的基础。
需要指出的是，在电路的设计过程中，先设计出了电路的框图，然后再对电路的各个部分进行详细的设计。
但是到了最后，用软件来画电路图的时候，电路设计过程中用到的一些元件在软件中没有找到，所以这些元件只能用具有相似或一部分功能的不同型号的同种元件来代替，所以造成了在很多部分，一些节点上，实验的结果是与理论分析不符合的，所以该设计性实验不能算是全部完成。
由于个人能力的有限，特别是所学知识的有限，不足以解决这些问题，故在设计的最后还是留下了很多的问题以及在运行的过程中发现许多地方所得的结果无法用理论来解释，这些地方是需要改进的。
但是由于知识能力的不足，最后也没有想出或者找到改进的措施，这是今后需要改进的地方。
做完这个实验，也让我看到了自己知识的浅薄，思维的局限，能力的欠缺，特别是在专业基础知识方面，基础还是相当的薄弱，这是我今后需要加强和改进的地方，与此同时，让我看到了科学技术在某些方面的博大精深，为自己以后的学术科研或者研究生学习提供了方向，也让我时刻保持紧迫感，积极的进取和努力。
