摘要：高性能峰值保持在核脈沖信號(hào)處理過(guò)程中具有重要的意義。結(jié)合實(shí)際X射線探測(cè)器輸出脈沖特點(diǎn)，利用了一種運(yùn)用跨導(dǎo)型運(yùn)算放大器的PKD01峰值保持芯片，該芯片具有通頻帶寬、響應(yīng)速度快、峰值保持精度高、線性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，可以準(zhǔn)確的對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行峰值保持。
關(guān)鍵詞：PKD01；峰值保持器；X射線

    在核輻射頻譜測(cè)量的過(guò)程中，多道脈沖幅度分析是必要的手段，隨著科技的不斷發(fā)展，多道脈沖幅度分析器都采用數(shù)字化分析方法，這就需要對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)字化采樣即A／D轉(zhuǎn)換。在A／D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，必然會(huì)要求被轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持不變，否則，A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果將變得沒(méi)有意義。特別對(duì)于一些頻率較高的信號(hào)，信號(hào)的變化速度快，A／D轉(zhuǎn)換從啟動(dòng)到轉(zhuǎn)換結(jié)束的這一時(shí)間段不一定跟的上信號(hào)變化的速度，所以會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換精度失真。為了解決這一問(wèn)題，可以通過(guò)提高ADC的性能來(lái)應(yīng)對(duì)，但只是一味的提高ADC的性能，就會(huì)使得生產(chǎn)成本的增加；利用峰值保持的方法，在滿足需要的前提下，降低了ADC的成本，可以提高性價(jià)比。
    對(duì)于核探測(cè)器輸出的信號(hào)來(lái)說(shuō)，都是一些隨機(jī)離散的窄脈沖信號(hào)，必須使用高性能的峰值保持電路才可以使得ADC的采樣精度得以保證，本文使用AD公司生產(chǎn)的PKD01峰值保持器對(duì)探測(cè)器輸出X射線信號(hào)進(jìn)行峰值保持，以提供平穩(wěn)直流輸出至ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

1 PKD01芯片功能特點(diǎn)和工作模式
1．1 PKD01的功能特點(diǎn)
    PKD01封裝采用DIP-14，引腳排列如圖1所示。

    PKD01芯片采用獨(dú)特的跨導(dǎo)式運(yùn)算放大器，所以它具有通頻帶寬、響應(yīng)速度快、峰值保持精度高、線性好等優(yōu)點(diǎn)。并且通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)耐獠勘３蛛娙荩梢詫?duì)瞬變峰值脈沖的信號(hào)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)并保持峰值脈沖信號(hào)，直到RST復(fù)位信號(hào)的到來(lái)，才會(huì)對(duì)保持信號(hào)清除。這樣，PKD01峰值保持器就解決了一般峰值保持電路的弊端，解決了一般峰值保持電路通頻帶窄、線性差、峰值保持時(shí)間受保持電容的影響大等問(wèn)題，用以保證后端ADC采樣的精確度。
1．2 PKD01的工作模式
    PKD01通過(guò)控制RST和管腳對(duì)其工作模式進(jìn)行切換。表1給出了PKD01的幾種不同工作模式狀態(tài)。

    在以上幾種不同的工作模式下，PKD01可以構(gòu)成以下幾種不同功能的工作電路，分別是無(wú)增益不改變信號(hào)極性電路、有增益不改變信號(hào)極性電路、無(wú)增益改變信號(hào)極性電路以及有增益改變信號(hào)極性電路。
    對(duì)于無(wú)增益不改變信號(hào)極性的電路來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)通過(guò)增益放大器+IN輸入，啟動(dòng)信號(hào)將會(huì)以每次峰值出現(xiàn)時(shí)使得芯片進(jìn)入保持模式，芯片對(duì)峰值進(jìn)行保持，直到下一個(gè)最大值出現(xiàn)替代現(xiàn)有值。在RST信號(hào)到來(lái)時(shí)，將清除輸出信號(hào)。有增益不改變信號(hào)極性的電路，需要在輸入端反饋段接適當(dāng)阻值的電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻阻值的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的增益。對(duì)于需要對(duì)輸入信號(hào)的極性改變的電路來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)通過(guò)增益放大器的-IN端輸入，有增益無(wú)增益與前兩種電路模式一致。

2 應(yīng)用電路
    本文中使用PKD01對(duì)X射線信號(hào)進(jìn)行峰值保持，首先對(duì)輸入的X射線信號(hào)進(jìn)行一定的分析。圖2為實(shí)測(cè)的X射線探測(cè)器輸出信號(hào)，從圖2可以看出，X射線探測(cè)器輸出的信號(hào)頻率很高，大概在330 kHz，并且信號(hào)是一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，其峰值也是一個(gè)負(fù)值，脈沖峰值高度大約在200 mV左右。

    通過(guò)對(duì)X射線探測(cè)器輸出信號(hào)的特征分析，本文中選取PKD01有增益改變信號(hào)極性的電路來(lái)對(duì)探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行峰值保持處理。如圖3所示。

    選擇1000 pF的電容作為PKD01的峰值保持電容，并且利用4個(gè)膽電容構(gòu)成了電源濾波電路，用來(lái)消除電源的紋波干擾，用以提高峰值檢測(cè)的精度，3個(gè)滑動(dòng)變阻器的使用，可以隨時(shí)對(duì)芯片性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。RST和引腳用來(lái)控制PKD01芯片是工作在峰值檢測(cè)模式還是峰值保持模式，直至RST信號(hào)的到來(lái)才會(huì)清除輸出。圖4為PKD01的峰值保持時(shí)序控制電路。

    通過(guò)下面的一個(gè)比較器對(duì)輸入信號(hào)的延遲與輸入信號(hào)相比較的結(jié)果，用以判定此時(shí)信號(hào)是否處于上升階段。位于圖4上方的比較器主要作用是提供一個(gè)低閾值，即門檻電壓，使得低于此門檻的輸入不能通過(guò)，用以濾除噪聲，通過(guò)調(diào)滑動(dòng)變阻器VR1的阻值，可以提供不同的門檻電壓。使用DSP的一個(gè)通用數(shù)字I／O口為兩個(gè)D觸發(fā)器提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)DSP提供復(fù)位信號(hào)時(shí)，D觸發(fā)器Q輸出為0，輸出為1，此時(shí)RST為1，為1，即PKD01工作在復(fù)位模式。隨后，DSP通過(guò)I／O口輸出高電平，這樣輸入信號(hào)大于門檻電壓的時(shí)候，比較器就會(huì)輸出一上升沿使得D觸發(fā)器Q的輸出為1，的輸出為0；沒(méi)到達(dá)峰值的情況下，下面的比較器沒(méi)有上升沿輸出，則第二個(gè)D觸發(fā)器Q的輸出還是0，的輸出為1，此時(shí)RST為0，為0，PKD01處于峰值檢測(cè)模式。當(dāng)峰值來(lái)臨時(shí)，下面的比較器有上升沿輸出，第二個(gè)D觸發(fā)器Q的輸出為1，的輸出為0，此時(shí)RST為0，為1，PKD01工作在峰值保持模式。

3 調(diào)試結(jié)果
    圖5為PKD01對(duì)NaI(T1)探測(cè)器輸出的X射線脈沖信號(hào)的有增益改變極性峰值保持的結(jié)果。從圖中我們可以看出，PKD01對(duì)脈沖進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)操作，并且對(duì)原信號(hào)進(jìn)行了放大，從跟蹤到對(duì)信號(hào)峰值的保持用時(shí)很短，輸出平穩(wěn)。

5 結(jié)束語(yǔ)
    PKD01采用獨(dú)特的跨導(dǎo)式運(yùn)算放大器，使其具有通頻帶寬、響應(yīng)速度快、峰值保持精度高、線性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。特別是對(duì)于X射線等核脈沖信號(hào)而言，它們的瞬變性使得一般的保持電路無(wú)法精準(zhǔn)的對(duì)峰值進(jìn)行保持。所以，PKD01可以方便的實(shí)現(xiàn)脈沖峰值的保持。