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裂变电离室脉冲前置放大器优化设计与性能分析
目录
一、绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.1.1原子能探测技术发展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.1.2裂变电离室应用现状与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.1.3高效能前放技术的需求与挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
1.2国内外研究现状述评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
1.2.1裂变电离室探测器研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
1.2.2相关前端放大电路技术比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
1.2.3现有技术瓶颈与优化方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
1.3本文主要研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
1.3.1研究目标界定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
1.3.2技术路线设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
1.3.3论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
二、裂变电离室与脉冲放大基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
2.1裂变电离室物理原理与结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
2.1.1裂变事件产生机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
2.1.2放电与电离信号形成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
2.1.3典型电离室结构类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
2.2电离信号特征与噪声分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
2.2.1输出电荷脉冲形态特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
2.2.2主要噪声来源辨识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
2.2.3噪声影响量化评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52
2.3脉冲放大器基本原理与技术要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
2.3.1放大器功能与信号流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61
2.3.2前放关键性能指标定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62
2.3.3设计技术难点概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
三、脉冲前置放大器优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65
3.1总体电路方案构思与选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66
3.1.1设计需求整理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67
3.1.2技术方案比较评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70
3.1.3最终电路拓扑确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75
3.2信号链路关键模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78
3.2.1高增益、高线性输入级设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82
3.2.2高速、高阈值比较器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
3.2.3适配阻抗与脉冲成形网络设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．86
3.3重要参数的优化配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89
3.3.1增益与时不变性关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91
3.3.2抗噪声策略与噪声系数降低．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92
3.3.3功耗与动态范围权衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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