前置放大器资料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,如图所示电路，输入端,RZ,（类似于电流源，,V,A,=IZ,），试对于,R,L,=0,、,R,L,=Z,、,R,L,=,三种情况分析并画出,A,点和,B,点的电压波形（注意标明波形转换的时间和,幅度变化值,，设电缆的延迟时间为,t,d,）。,第一次作业,输入为幅度为,V,的阶跃信号，试画出,V,+,、,V,-,、,V,O,的波形。,请推导闪烁探测器输出脉冲形状,如,则,对两种情况进行讨论：,RC,0,RC,0,时，,脉冲前沿,0,，脉冲后沿,RC,，,V,max,Q,。,在短时间区域，,在足够长的时间区域，,(2),当,RC,0,RC C,i,+C,f,则,V,oM,Q/C,f,V,OM,=,Q/C,f,V,o,(t),i,D,(t),-,+,v,o,(t),C,i,t,W,C,f,电荷灵敏前置放大器的特点,只要,C,f,保持恒定不变，不论,A,0,、,C,i,是否稳定，输出电压幅度,V,oM,对输入电荷,Q,的“放大倍数”都是稳定的。,阻容反馈电荷灵敏前置放大器,衰减时间常数,：通常为,50,s,（与主放中极零相消电路时间常数的可调范围相配合）。,上升时间,：由,探测器电荷收集时间,和,放大器的上升时间,等决定，不大于,200ns,。,由于反馈电阻的存在，所以电荷灵敏前置放大器的,输出包括一个时间常数为,R,f,C,f,的衰减部分,。,i,D,(t),-,+,v,o,(t),C,i,t,W,C,f,V,oM,=,Q/C,f,V,o,(t),R,f,无反馈电阻时,有反馈电阻时,反馈电阻释放电容上累积的电荷，稳定直流工作点，,但是输出,脉冲,有,堆积,，且是,噪声,的主要来源之一。,光反馈电荷灵敏前置放大器,利用,脉冲光电反馈,，释放电容上不断积累的电荷。,通过这个办法可以获得大约,100eV,的能量分辨率,i,D,(t)=Q,(t),V,o,C,f,微分与选通,V,S,V,o,电荷灵,敏前放,LED,I,L,电压甄别器,V,T+,V,o,V,T-,V,S,I,L,V,o,Q,C,f,工作时间 恢复时间,电荷灵敏前置放大器的主要特性,噪声,变换增益,输出电压的稳定性,上升时间,噪声,在高分辨的能谱测量中，电荷灵敏前放的噪声是能谱仪系统噪声的一个重要组成部分。它的大小由输入级场效应管、输入端总电容（反馈电容、探测器电容等）、输入阻抗和输入端漏电流决定。,FWHM(Ge)=1keV+0.03keV/PF,C,（,3,s,）,阻容反馈，零电容噪声约几百,eV,，光反馈可小到,100eV,；,对于半导体能谱仪用的前置放大器，噪声斜率一般为十几,至几十,eV/pF,。,在电荷灵敏前放中，输出电压脉冲幅度为,变换增益,在,A,0,1,时，输出电压脉冲幅度,与输入电荷和反馈电容有关。,定义变换增益为,当,C,f,小时，变换增益大，但要求,C,f,有良好的稳定性。,对于硅探测器，,W=3.6eV,，当,C,f,为,1pF,时，,A,CE,等于,44mV/MeV,。,与仅用半导体探测器在,10pF,电容上输出约为,4.8mV/MeV,相比较，,可以看出，探测器输出信号幅度经过前置放大器后要大一个量级，,相对于毫伏量级的一般干扰而言，前置放大器输出信号的,抗干扰,能要强得多,了。,输出电压的稳定性,当,A,0,1,时,则,C,i,、,A,0,分别变化时，有,其中，,F=C,f,/(C,f,+C,i,)=C,f,/C,i,称为反馈系数。,A,0,F,为反馈深度。,深度负反馈时（,A,0,F1,）,上升时间,前放输出信号的上升时间与前放本身（放大器的上升时间，一般不超过几十纳秒）的上升时间、探测器电流脉冲持续时间以及探测器极间电容有关。一般小于,200ns,。,电流灵敏前置放大器,要求：,电路中的运算放大器为,快放大器,，频带足够宽，过渡,过程足够快。这样有利于保持快的时间信号。,为了避免信号传输中电缆不匹配造成的信号反射，要求在,其连接处,阻抗要匹配,。在实际电路中通常为,50,。,由带有,电阻负反馈,的,快放大器,组成。,i,D,(t),-,+,i,o,(t),=R,1,i,D,(t),t,W,R,1,A,探测器和放大器距离要足够短，避免震荡,探测器和放大器之间距离不得不加大的话，必须考虑阻抗匹配,-,高压,+,-,前放种类,特点,应用,注意事项,电压灵敏,前放,V,oM,=Q/C,i,电压幅度稳定性较差,慢计数系统、能量分辨要求较低的能谱测量系统,电荷灵敏,前放,V,oM,=Q/C,f,电压幅度稳定性较好,能量分辨要求较高的能谱测量系统,电流灵敏,前放,V(t)=Ri(t),电压波形与探测器电流相同,快计数系统、时间测量系统,系统的时间分辨本领除了与所用探测器有关外，前放的噪声也必须加以考虑。一般情况下，前放上升时间选为探测器上升时间的,0.5-2,倍之间。,前置放大器的选择,在实际应用中，选择前放要考虑探测器的种类来决定前放种类，同时注意前放上升时间应远小于后面成形电路的成形时间。前放选定后，它和探测器的连接要尽可能近，连接端要接触良好，电缆要尽可能短。,小结（,重点,）,前置放大器的作用,前置放大器的分类及各自的特点、典型应用,阻容反馈电荷灵敏前放输出信号波形,