《核电子学》习题解答
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. . 第一章
1.1 核电子学与一般电子学的不同在哪里？以核探测器输出信号的特点来说明。
在核辐射测量中，最基本的特点是它的统计特性、非周期性、非等值性，核电子学分析这种信号，经处理得到有用的信息。
1.4 当探测器输出等效电流源/0()toitIe时，求此电流脉冲在
探测器输出回路上的输出波形并讨论R0C0<
V0(s) = I0(s)·[R0∥(1/sc)] = I0[1/(s+1/τ)]·[R0(1/sc0)/( R0+(1/sc0)) =( I0/ c0)·{1/[(s+1/τ) (s+1/ R0 c0)]}
∴ 当R0 c0<
∴ .
. 1.5 如图，设 ，求输出电压V(t)。
1.6 表示系统的噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压是否就是等效噪声电压？为什么？ ENV ENC ENN ENE η (FWHM)NE . . 不是
1.7 设探测器反向漏电流ID=10-8A，后级电路频宽为1MHz,计算散粒噪声相应的方根值和相对于ID的比值。
21125.6610ADDdiIedf
=
235.6610DDdiI
=
1.8 试计算常温下（设T=300K）5MΩ电阻上相应的均方根噪声电压值（同样设频宽为1MHz），并与1MHz能量在20pF电容上的输出幅值作比较。
2222542.8810VkTdvdiRdfRR
∵212ECV
∴2/0.126VVEC
1.9 求单个矩形脉冲f（t）通过低通滤波器，RC=T，RC=5T，及RC=T/5，时的波形及频谱。 U . . 1.10 电路中，若输入电压信号Vi（t）=δ（t），求输出电压信号V0
（t），并画出波形图，其中A=1为隔离用。
t .
. 1.12 设一系统的噪声功率谱密度为2222()//iSabc，当此噪声通过下图电路后，求A点与B点的噪声功率谱密度与噪声均方值。
对A点： 噪声均方值： .
. 对B点：
噪声均方值： 第二章 2.1 电荷灵敏前置放大器比电压灵敏前置放大器有什么优点？为什么把反馈电容称为积分电容，作用是什么？ 优点：VOM稳定性高，能用高能量分辨能谱系统
Cf起积分作用，当A很大时， . . 2.2 试对下图典型的电荷灵敏前置放大器电路在输入冲击电流I(t)=Q·δ(t)时，
2Rf
CfA1 Vo(t)i(t)
（1）求Vo(t)的一般表达式 （2）当Cf=1pF, Rf=109Ω时，画出大致波形并与Rf→∞时作比较。
（1）
（2） RfCf=109×10-12=10-3(S)
V(t)
-Q/Cf
t
10-3 . . 2.4 一个低噪声场效应管放大器，输入等效电容Ci=10pF，输入电阻Ri=1MΩ，栅极电流IG=0.1μA，跨导gm=1mA/V，Cgs<频带Δf=10MHz，T=290K，1/f噪声可忽略，求输入端等效噪声。
2.6 分析快电荷灵敏前置放大器， （1） 画出简化框图 （2） 分别计算电荷和能量变换增益； （ω=3.6ev/电子空穴对，e=1.6×10-19库仑） （3） 估算电路的开环增益 （gm=5mA/V, A3=0.98） （4） 估算该前放的上升时间 （Ca=5pF, Ci=5pF） .
. （2）ACQ=1/Cf=1×1012 V/C ACE=e/(Cfω)=44.4 mv/Mev （3）A0=gmR6/(1-A3)=3000 （4）tr0=2.2RaCa/(1+A0F0)=2.2Ca(Ci+Cf)/gmCf=13.2 ns
2.7 讨论电荷灵敏、电压灵敏、电流灵敏三种前置放大器的特性，各适于哪方面的应用，为什么？ 电流灵敏前放输出快，对输出电流信号直接放大，常用作快放大器，但相对噪声较大，主要适用于时间测量系统。电荷灵敏前放和电压灵敏前放用于能谱测量系统，电荷灵敏前放比电压灵敏前放输出电压稳定性高，可用在能量分辨率较高的系统。
第三章
3.1 试论述放大器在核物理实验中的作用，对各个性能指标应如何协调考虑？ 放大器在核物理实验中主要有放大和成形作用。，且必须保持探测器输出的有用信息。 对各个性能指标应从能量测量和时间测量分别考虑。
3.2 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？ 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
3.3 试说明能否通过反馈来减少干扰和噪声对放大器的影响？用什么方法可以减少干扰和噪声对放大器的影响？ 不能。用同向接法。用双芯同轴电缆把信号送到差分放大器。
3.4 试分析和讨论下面两个谱仪放大节电路，指出在电路中采取了什么措施，目的是什么？ .
. 123321
Q1Q2Q3Q42K
51030u 20K0.01u5.1K1.5K24+18VVi(t)246.2k3.6k24509.1k30u0.01u10uVo(t)
-18V0.01u30u
a： T1共射极放大，T3,T4两级共集电极放大 恒流源作负载，10μ自举电容，电压并联负反馈。
b： .
. T1 共基，T2 共射，T3共集，T4，T5 互补复合跟随器。 1μ自举电容，电压并联负反馈。
3.5 极零相消电路和微分电路有什么区别？如何协调图示的参数，使它能达到极零相消的目的？ .
. 不同之处，极零相消使时间常数变小，指数衰减信号通过微分电路会产生下冲。
故 “极”“零”相消，即s+1/t与s+1/t2相消，所以当τ=τ2时满足，即τ=R2C. 3.6 有源积分滤波器与无源积分滤波器相比有什么优点？门控积分滤波器有什么特点？ 优点：有源滤波器更接近于理想的微分和积分特性，把放大和滤波成形连在一起，既节省元件，又比无源滤波器级数少，效果好。 门控有源积分器输出平顶波波形，对减少弹道亏损很有利，信噪比相对较好。
3.7 试说明核信号通过图示的滤波成型电路后得到什么，失去什么，画出图形。
得到能量信息，失去了时间信息。 极零相消，两次无源积分，加两次有源积分。 . . 3.8 说明弹道亏损的原因。 输入电流的脉冲宽度有限时，在信号的宽度内，电容C被充电，且通过R放电，故产生弹道亏损。
3.9 什么是信号的峰堆积和尾堆积？对输出信号的幅度产生什么影响？引起什么样的谱形畸变？ 其它信号尾部或峰部影响信号峰值。影响：增加幅度。引起峰值右移，出现假峰。
3.10 说明基线起伏的原因。并分析CCD基线恢复器的工作原理，输入图示波形，画出输出波形。 .
. 脉冲通过CR网络时，由于电容器上的电荷在放电时间内，未能把充电的电荷放光，下一个脉冲到达时，电容器上的剩余电荷将引起这个新出现的脉冲的基线偏移。 输出波形趋势线：
3.11 门控基线恢复器有什么特点？并联型的和串联型的有什么区别？ 门控基线恢复器消除了单极性脉冲信号产生的下击信号，改善了恢复器对小间隔信号的非线性，因此有很高的计数率特性。 不同：记忆电容C串联或并联于信号通道之中。 . . 3.12 高能量分辨率和高计数率谱仪放大器是如何来消除峰堆积现象的？加入堆积拒绝电路是否可以使谱仪放大器的计数率提高很多？为什么？
加入堆积拒绝电路来消除 不能使计数率提高很多，但能保证谱型更加明显，是以牺牲计数率为代价的。
3.13 快电压放大器和快电流放大器各有什么特点？他们和谱仪放大器相比有什么不同？ 快电压放大器放大速度比快电流放大器要慢一些，但从稳定性来讲要好一些，信号匹配方式为并联。 快电流放大器的分布电容的影响较小，放大速度可以很快，信号匹配为串联。 快放大器与谱仪放大器并无原则差别，只是在指标上有所不同。
3.14 试分析图示的快放大节电路特点。 .
. 12T1T2T3501K47C20.8--8Vi
500+EcC
510C10.8-8-Ec
Vo
T1为共射极放大，有射极电阻。 T2，T3为共集电极射极跟随器。 C为自举电容。 C1相位补偿。
3.15 使用电阻式弱电流放大器要注意些什么问题？ 缩短测量时间可以减小零点偏移引起的误差，但是测量时间的减小和灵敏度的提高互相制约。当放大器与信号源用屏蔽电缆连接时，由于电缆电容较大，测量时间就会变得很长。
第四章 4.1 在图4.1.3的集成电路脉冲幅度甄别器中，若VH=0V，VL=－2.6V，R2=510Ω，R3=5.1Ω，R4=100Ω，求滞后电压？
