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核仪器课程设计单道脉冲幅度分析器设计与仿真二零一二年六月1题目：单道脉冲幅度分析器的设计与仿真时间：6月11日-6月28日地点：南区寝室4321设计任务：采用软件multisim进行单道脉冲幅度分析器的设计与仿真，实现单道脉冲分析器的基本功能。一、设计的目的与要求（一）设计目的1、通过Multisim的电路设计，学会应用Multisim进行电路设计与仿真；2、对《核电子学与核辐射仪器》所学内容有更进一步的理解，加深印象，使所学知识得以巩固和提高；3、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；4、增强动手能力，培养严肃认真、一丝不苟、实事求是、不畏艰辛的工作素质，为今后从事技术工作奠定坚实的基础。（二）设计要求1、掌握Multisim电子设计与仿真软件的使用方法；2、掌握单道脉冲幅度分析器的工作机理；3、完成使用Multisim对单道脉冲幅度分析器的电路设计与仿真；4、通过仿真基本实现单道脉冲幅度分析器的功能。二、设计方法与原理（一）方法1、熟悉单道脉冲幅度分析器的主要部分有参考电压运算器、上下甄别器、反符合电路等几个部分组成2、分析工作过程，参考电压运算器调节电压，为后续上下甄别器提供上下甄别电压界定，然后信号经由上下甄别器完成我们所关注的信号选取，再经过反符合电路将信号进行优化以得到所需要的合适的信号脉冲波形。（二）原理1、基本原理框图右图22、信号由v1进入，由上甄别器界定甄别电压上阈值，由下甄别器甄别下甄别阈值，当输入信号电压处于上阈值和下阈值之间是，信号被接收，然后继续向下传递，否则均不能进行进一步的传递，即后续电路没有波形的出现。其基本原理可表示如右图：3、参考电压运算器我们采用如右图所示电路：参考电压运算器是由上、下两路运算放大器组成的加法器及精密的参考电压源构成。RW1和RW2用于调节输入电压，通过调节RW1和RW2调节单道脉冲幅度分析器的下甄别阈和道宽。上、下两路输入电压首先通过一个跟随器，以提高其稳定性，然后输入到两个反相运算放大器从而得到正的电压（即阈电压）。同时，下甄别阈运算放大器的输出电压经过R10和R7输入上甄别阈的同相端，这相当于一个相加过程（即上甄别阈=下甄别阈+道宽）。上、下甄别器如右图：该电路板的上、下甄别阈由两个相同的比较器组成。上、下阈电压由前面的参考电压运算器提供，分别加到脉冲幅度分析器的同相端。当输入脉冲信号幅度超过上或下甄别器的阈压时，该甄别器由高电平转为低电平。反符合电路如右图：该电路的作用是：实现单道脉冲幅度甄别器的功能（即只有输入脉冲幅度在上、下甄别阈之间的时候才有输出）。3三、设计步骤1、安装并学习Multisim的使用；2、通过查阅资料，充分熟悉单道脉冲幅度分析器的工作过程及其完成单道分析功能的各部分电路基本要求，学习相关知识；3、在基本掌握涉及的知识的基础之上，完成草图；4、根据草图，在Multisim软件上进行软件电路图设计绘制；5、完成基本绘制之后进行检查，尽可能避免线路连接错误；6、进行仿真调试，逐步修改，直到基本实现单道要求的功能；7、调试完成之后进行仿真性试验，分析波形脉冲情况，获得最终结果。四、设计成果（一）设计电路经过设计，调试，最终获得如下Multisim软件电路图（二）输入输出波形分析1、经过调试发现将RW1设定在20%左右，RW2设定在80%左右，电压表在P上位置测得电压为6V，在P下处测得电压为3V，此刻的电路性能较好，可以基本满足单道脉冲分析的基本性能。将输入电压在频率为5kHz的情况下将输入幅度逐V上调发现0~5VP7始终没有脉冲出现，当到达6V是出现了脉冲，之后到11V又没有了，由此可见该情况下的阈值范围应该是在5V~11V这一范围内。当输入在5V及以下时P7点的输出波形如图4当输入在5V~11V之间时，波形如图当大于等于11V时由此可见，这一单道分析器基本实现分析功能了。2、我们再分析除P7以外的P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6几个输出位置波形情况根据阈值情况我们选取2V、8V、15V几种情况进行波形分析，相应波形图与三角波对照如下：2V波形58V波形615V的波形为7我们对应分析每一种情况的第一个图即P0发现在前面两种情况中均没有波形出现且始终处于高电平状态，后一种15V的状态则出现了脉冲情况，且发现电平转换为低电平是是在指定的某一三角波电压处，由此可见，在该处即出现了甄别情况。只有达到一定电压的时候才会出现电平翻转的情况，这是上甄别阈在起作用。分析第二个图是发现第二种情况和第三种情况均会有脉冲出现，同时发现电平翻转位置对应的三角波电压较低，其实其中原因在于，P1点的脉冲输出有下甄别阈控制，这样在下甄别阈的情况先就会出现电平翻转。分析第P2、P3、P4、P5、P6的输出波形情况均发现第一种情况没有脉冲波形的出现，其原因在于，一开始的时候P0、P1均没有波形的出现，而后续电路都是处理该波的，初始状态没有的情况下，后续处理几乎是不起效果的。根据波8形情况和电路情况分析知道，P2的波形来源于P1经历略微展宽获得的，P3则是由P2自身与非获得的，P4由P1和P3与非获得，P5是P0和P3经由RS触发器获得，P6由P4和P5与非获得。因此相互之间在逻辑关系下进行影响。从而最终达到在P6处的符合效果。完成单道功能。3、除以上固定RW1、RW2的情况分析外还做了调节RW1，RW2的分析。事例调节RW1处于34%，RW2处于80%，此时P上电压为8.1V，P下为3V，然后调节输入脉冲幅度，发现幅度在5V及以下、15V及以上是P7没有脉冲波形的出现，在5V~15V的范围内则会出现脉冲波形，由此可见调整RW1是调节下阈值，调节RW2是调节上阈值，这样我们固定下阈值，调高了上阈值，即有阈值宽度增加了，从而会出现有波形输出时的输入幅度范围变大。5、经过以上分析知道了该电路基本实现了单道脉冲幅度分析的功能，可以设定阈值，道宽进行幅度甄别。但是其中不足之处在于不能够直接读出上下阈值。可能选取的阈值测定点不对，或者电路还有某些不足。五、设计心得经过这次《核电子与核仪器》课程设计收获良多：1、基本学会了Multisim软件的运用，了解到Multisim软件是一个在电子学方面电路设计，电路模拟等方面功能强大的软件。有效使用Multisim软件可以帮助我们完成很多不同的原理电路的设计、模拟、仿真，他可以与实际应用相结合起来，有效节省电子学电路研究成本，为电子学的发展带去了生机。2、通过设计当道脉冲幅度分析器，进一步巩固了相关的核电子学知识，使自己在核电子学上有了进一步的提高。同时，通过这次设计性实验，认识到了自己以前知识的匮乏，需要好好巩固提高，只有知识丰富，做事情才能顺风顺水。3、设计性实验开拓了我的思维，让我明白只有沉得下心，只有肯埋头苦干，只有坚持不懈，只有勤于研究和询问才能让自己不断提高，才能克服艰难险阻，才能成功。4、这次设计性实验给了我一个警示，那就是要埋头苦干，在以后的生活，学习，工作中一定要发扬这一精神，因为只有这样，在不久的以后我才能够有所成。