核电子技术原理课后习题参考答案(兰大核学院).pdf 48页

'核电子技术原理课后习题参考答案兰州大学核科学与技术学院2015年3月 目录第1章核电子学系统中的信号与噪声...................................................1第2章前置放大器...................................................................................9第3章放大器.........................................................................................12第4章脉冲幅度分析.............................................................................18第5章时间分析.....................................................................................22第6章数据获取与处理.........................................................................24电子线路知识要点归纳...........................................................................27常用Laplace变换表...............................................................................37电路定理...................................................................................................38测试题........................................................................................................41 第1章核电子学系统中的信号与噪声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。答：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。t/1.4当探测器输出等效电流源ito()Ie0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<<τ的情况。解：方法一：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/R0c0)]}则有：ttIRVt()00eeRC000RC100ttIR00eeRC00RC00当R0c0<<τ时，τ－R0c0≈τttVt()IReeRC00000方法二（微分方程方法）dV(t)V(t)dV(t)V(t)ooooCi(t)，i(t)ooodtRdtRoo-1- 结合初始条件：Vt()0t0o方程的解：P(xdx)P(xdx)y[Qxe()dxCe]tti0()tRCRCe00dte00C0ttRCtIe000dteRC00C0t11()tRCtIe000eRC00C110()RC00011()tRCtIe0010eRC00C110()RC00ttIeeRC000C110()RC00ttI0RC00RC(ee00)CRC000方法三（拉普拉斯变换方法）11R0sCC00Vs()Is()Is()aa011Rs0sCRC000-2- tIs()Lit(())LIe()000查表得到：1Is()I001s11R0sCC100Vs()Is()Iaa0111Rss0sCRC000I110C110ssRC00当：RC时：查表得到00ttttI1RCIRCRCVt()0ee00000(ee00)0C0110C0RC00RC00另外一种求逆变换方法：（数学基础要求较高）11R0sCC00Vs()Is()Is()aa011Rs0sCRC000求解Vo(t)tt1RC00It()Ie，ht()e1()ti0C0-3- t1Vt()It()ht()IeeRC001(t)dai0C0ttI0eeRC00d0C0ttI()0eRC00d0C0ttI()0eRC00d0C0t(RC00)tI0eRC00eRC00d0C0t(RC00)eRC00tI0eRC000(RC00)C0RC00t(RC00)tIRC000eRC00(eRC001)C(RC)000ttIRC000[eeRC00]C(RC)0002）当RC时，RC0000ttVt()IReeRC00∴000/T0tT1.5如图，设it()，求输出电压V(t)。0tT-4- 解：TsQ11TsQ1eIs()eTssTs11Hs()c1sTsQ1eQ1Q1TsVs()ecTscT1cT1sstTQQt/QVt()ststeestcTcTcT1.6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？答：ENV、ENC、ENN、ENE、、(FWHM)信噪比NE不是1.7设探测器反向漏电流I-8D=10A，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。解：211di2IDedf5.6610AD2diD35.6610ID1.8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。24kT25dv2di2RdfR2.8810VR-5- 12∵ECV2∴V2/EC0.126V1.9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。Ut解：0tT/2(tT/2)/RCVt0()1eT/2tT/2TRC/(tT/2)/RC(1e)etT/21.10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。解：1scR1sVs()o1112RRRCsscscsc-6- st1te且2st1tVt()1eRC故0RCRC22221.12设一系统的噪声功率谱密度为Si()ab/c/，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。解：对A点：jRCRCh()h()1,11jRC21RC22222222abcS()S()h()Ai1221噪声均方值：212Voh()S()d11i222222221abcd2122对B点：2222222abc1Si()22，h2()11RC2-7- 22222222abc1S()S()h()Bi2221122222222abc2221噪声均方值：212Voh()S()d22i222222221abcd21222-8- D第2章前置放大器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？答：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，CifCi(1AC)fCi2.2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，RfCCfVo(t)i(t)A1（1）求Vo(t)的一般表达式B（2）当C9f=1pF,Rf=10Ω时，画出大致波形并与Rf→∞时作比较。解：（1）依题意：1Q1∵VOsQRf//sCC1ffsRCfftQRCffV(t)∴VOteCfA（2）由题意可知：RfCf=109×10-12=10-3(S)t-Q/Cf-310如右图所示∞12-9- 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<