一种电荷灵敏前置放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种电荷灵敏前置放大器，该放大器包括：反馈电路、降噪电路、放大电路及跟随电路；反馈电路的第一端接收探测信号，降噪电路的一端连接反馈电路的第二端，降噪电路的另一端连接放大电路的一端，放大电路的另一端连接跟随电路的第一端，跟随电路的第二端连接反馈电路的第三端，跟随电路的第三端输出放大后的探测信号。其中，降噪电路可以减小探测信号的噪声斜率，放大电路可以对降噪后的探测信号进行放大，跟随电路可以将放大后的探测信号输出并降低输出信号的阻抗，反馈电容可以提高该电荷灵敏前置放大器的闭环增益。因此，通过实施本发明专利技术，可以满足电离室对电荷灵敏前放的性能指标，实现对电离室输出信号的放大功能。

A charge sensitive preamplifier

【技术实现步骤摘要】
一种电荷灵敏前置放大器
本专利技术涉及核辐射测量
，具体涉及一种电荷灵敏前置放大器。
技术介绍
在核辐射测量中，探测器输出的信号往往较小，需使用放大器进行信号放大后测量，而为了提高系统的信噪比，减小信号经电缆传送时外界干扰的影响，一般会采用前置放大器(以下简称“前放”)对探测器输出的信号进行放大。目前核辐射测量领域主要应用的前放有三种类型，即电荷灵敏前放、电压灵敏前放和电流灵敏前放。其中，电荷灵敏前放通常应用于高分辨能谱测量中。由于电荷灵敏前放的输出幅度反映了输入电荷的大小，且与输入电容无关，故称之为电荷灵敏前置放大器。电荷灵敏前放具有良好的低噪声性能，并且其输出信号幅度基本上不受探测器极间电容的影响。在高分辨能谱测量中，当采用的测量设备为电离室时，由于电离室对电荷灵敏前放的电荷灵敏度和噪声的要求较高，现有的前置放大器不能满足该电离室设备的性能指标。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种电荷灵敏前置放大器，从而解决由于电离室对电荷灵敏前放的电荷灵敏度和噪声斜率的要求较高，现有的前置放大器不能满足该电离室设备的性能指标的技术问题。本专利技术实施例提出的技术方案如下：本专利技术实施例提供一种电荷灵敏前置放大器，该放大器包括：反馈电路、降噪电路、放大电路及跟随电路；所述反馈电路的第一端接收探测信号，所述降噪电路的一端连接所述反馈电路的第二端，所述降噪电路的另一端连接所述放大电路的一端，所述放大电路的另一端连接所述跟随电路的第一端，所述跟随电路的第二端连接所述反馈电路的第三端，所述跟随电路的第三端输出放大后的探测信号。可选地，该电荷灵敏前置放大器还包括：负载电路，所述负载电路的一端连接所述放大电路的另一端，所述负载电路的另一端接地。可选地，所述反馈电路包括：第一电容、第七电容及第七电阻；所述第一电容的一端接收探测信号并连接所述第七电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述降噪电路的一端及所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端及所述第七电容的另一端连接所述跟随电路的第二端。可选地，所述降噪电路包括：第一三极管、第二电阻、第二电容、第三电容、第一恒流源；所述第一三极管的第一端连接所述反馈电路的第二端，所述第一三极管的第三端接地，所述第一三极管的第二端连接第二电阻的一端及所述放大电路的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二电容的一端、第三电容的一端及所述第一恒流源的一端，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端接地，所述第一恒流源的另一端外接电源。可选地，所述放大电路包括：第二三极管、第三电阻、第四电阻及第四电容；所述第二三极管的第二端连接所述降噪电路的一端，所述第二三极管的第三端连接所述跟随电路的第一端，所述第二三极管的第一端连接所述第四电容的一端、所述第三电阻的一端及所述第四电阻的一端，所述第四电容的另一端和所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端外接电源。可选地，所述跟随电路包括：第一放大器、第五电容、第六电容、第五电阻、第六电阻及第八电阻；所述第一放大器的第二端连接所述放大电路的另一端，所述第一放大器的第一端连接所述反馈电路的第三端、所述第六电阻的一端及所述第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端输出放大后的探测信号，所述第一放大器的第三端连接所述第五电阻的一端及所述第六电阻的另一端，所述第五电阻的另一端接地，所述第一放大器的第四端连接所述第六电容的一端并外接电源，所述第六电容的另一端接地，所述第一放大器的第五端连接所述第五电容的一端并外接电源，所述第五电容的另一端接地。可选地，所述负载电路包括第二恒流源，所述第二恒流源的一端连接所述放大电路的另一端，所述第二恒流源的另一端接地。可选地，所述第七电容的耐压值为150V～250V。可选地，所述第七电阻为高压电阻器。可选地，所述第七电阻的阻值为400MΩ～600MΩ。本专利技术实施例提供的技术方案，具有如下优点：本专利技术实施例提供的电荷灵敏前置放大器，通过设置降噪电路，可以降低放大电路的噪声斜率，满足电离室对放大电路噪声的要求。在反馈电路中，将反馈电路中的第七电容设置于第一电容之前，可以大大减小电荷灵敏前放的反馈电容，从而提高电荷灵敏前放的电荷灵敏度，而跟随电路可以为该放大器提供较好的阻抗变换。因此，通过实施本方面，可以满足电离室对电荷灵敏前放的性能指标，实现对电离室输出探测信号的放大功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中电荷灵敏前置放大器的结构原理图；图2为本专利技术实施例中电荷灵敏前置放大器的结构原理图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。目前的电荷灵敏前置放大器原理图如图1所示，其中，A是放大器的开环增益，C为耦合电容，Rd是探测器偏置电阻，Cf是反馈电容，与之并联的Rf是反馈电阻。为了保证放大器工作过程中Cf上电荷的积累，一般情况下，Rf选择MΩ到GΩ量级。Rf主要有两个作用，一是用于泄放Cf上的电荷，二是产生直流负反馈以稳定放大器直流工作点。探测器与放大器之间的C起到隔直作用，可以选择取值为几千个pF量级的电容。具体地，当探测器输出探测信号到电荷灵敏前置放大器时，电荷灵敏前放输出电压幅度可以表示为Vom＝Q/Cf，其中Q为探测器产生的电荷量，Q＝Ee/W，E为入射能量，e为电子电荷，为1.6e库仑，W为平均电离能，对于硅半导体探测器，W＝3.62*10MeV，而对于锗半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，包括：反馈电路、降噪电路、放大电路及跟随电路；/n所述反馈电路的第一端接收探测信号，所述降噪电路的一端连接所述反馈电路的第二端，所述降噪电路的另一端连接所述放大电路的一端，所述放大电路的另一端连接所述跟随电路的第一端，所述跟随电路的第二端连接所述反馈电路的第三端，所述跟随电路的第三端输出放大后的探测信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，包括：反馈电路、降噪电路、放大电路及跟随电路；
所述反馈电路的第一端接收探测信号，所述降噪电路的一端连接所述反馈电路的第二端，所述降噪电路的另一端连接所述放大电路的一端，所述放大电路的另一端连接所述跟随电路的第一端，所述跟随电路的第二端连接所述反馈电路的第三端，所述跟随电路的第三端输出放大后的探测信号。


2.根据权利要求1所述的电荷灵敏前置放大器，其特征在于，还包括：负载电路，所述负载电路的一端连接所述放大电路的另一端，所述负载电路的另一端接地。


3.根据权利要求1所述的电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述反馈电路包括：第一电容、第七电容及第七电阻；
所述第一电容的一端接收探测信号并连接所述第七电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述降噪电路的一端及所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端及所述第七电容的另一端连接所述跟随电路的第二端。


4.根据权利要求1所述的电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述降噪电路包括：第一三极管、第二电阻、第二电容、第三电容、第一恒流源；
所述第一三极管的第一端连接所述反馈电路的第二端，所述第一三极管的第三端接地，所述第一三极管的第二端连接第二电阻的一端及所述放大电路的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二电容的一端、第三电容的一端及所述第一恒流源的一端，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端接地，所述第一恒流源的另一端外接电源。


5.根据权利要求1所述的电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述放大电路包括：第二三极管、第三电阻、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯嵩，徐建，郭昌胜，吕佳佩，张艳，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11