工作原理
BLR1 是一个跨导放大器,其跨导约为 17 毫安/伏,带宽非常宽。在工作时,它会将直流基线分量和脉冲信号分量放大到一个较大的倍数。通常,当引脚 12 输出连接到低阻抗时,放大器负载是它内部的 20 千欧电阻。放大器输出处的低频电压增益为 17 毫安/伏 x 20 千欧 =340。放大后的脉冲会被一对肖特基二极管钳位到 ± 0.5 V 的振幅,因此对放大器的平均输出没有什么影响,放大器的平均输出由放大后的基线控制。然后,该输出将通过一个由前 10 千欧和引脚 1 到接地之间的总电容(内外部)组成的低通 RC 滤波器。滤波后的输出被反馈至整形放大器链的输入,以将放大器链输出处的基线归零。
示例
假设 BLR1 和放大器链都有零偏移电压,因此在没有脉冲的情况下,由于无需校正,BLR1 的输出为零。现在假设放大器链的输出中存在 1 µs 脉冲,速率为 105/s。在 BLR1 放大器的输出端,这将产生峰值振幅为 0.5 V 的 10% 占空比波形。为了使此信号的平均值接近零伏,此时基线必须向下移动 (0.5 V/9)=56 mV。通过除以放大器增益 340,我们得到 BLR1 输入端的基线偏移量仅为负 160 µV。
概括如下:
0.5V (tWn) 基线偏移 = ------------------ AV (1-tWn)
其中:
tW = 脉冲宽度(接近基线)
n = 脉冲频率(cps)
AV = BLR1 放大器电压增益(通常约 340)
请注意,当占空比达到 50% 时,BLR1 放大器输出端的基线偏移将达到 -0.5 V,此时将发生负削波,基线将无法再得以保持。这可以被视为 BLR“饱和”。
以上示例是一种理想情况。在实际情况下,必须考虑多个复杂的因素:
- 不是单脉冲宽度,因为有效宽度取决于振幅,较大的脉冲似乎有更宽的宽度。因此,脉冲高度谱会影响饱和计数率。
- 计数率的统计变化将影响基线偏移。
- 噪声也会被 BLR1 放大器放大,并出现在输出端。通常,此噪声应远低于削波电压。但是,在高计数率下,当基线接近负削波电平时,负噪声峰值将被限幅,这将导致基线比理想情况更早开始移动。使用较大的低通时间常数可最大程度地减少这些影响,而在出现饱和时,恢复速度却较慢。
由于饱和取决于占空比,因此如果在整形放大器中使用较短的峰值时间或脉冲宽度,饱和计数率将成比例地增加。但是,峰值时间过短会增加系统的整体噪声。