前置放大器资料优秀PPT.ppt

如图所示电路，输入端RZ（类似于电流源，VA=IZ），试对于RL=0、RL=Z、RL=三种状况分析并画出A点和B点的电压波形（留意标明波形转换的时间和幅度变更值，设电缆的延迟时间为td）。第一次作业第一次作业输入为幅度为V的阶跃信号，试画出V+、V-、VO的波形。请推导闪烁探测器输出脉冲形态如则对两种状况进行探讨：RC0RC0时，脉冲前沿0，脉冲后沿RC，VmaxQ。在短时间区域，在足够长的时间区域，(2)当RC 0RCCi+Cf则VoMQ/CfVOM=Q/CfVo(t)iD(t)-+vo(t)CitWCf电荷灵敏前置放大器的特点电荷灵敏前置放大器的特点只要Cf保持恒定不变，不论A0、Ci是否稳定，输出电压幅度VoM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阻容反馈电荷灵敏前置放大器衰减时间常数：通常为50s（与主放中极零相消电路时间常数的可调范围相协作）。上升时间：由探测器电荷收集时间和放大器的上升时间等确定，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RfCf的衰减部分。iD(t)-+vo(t)CitWCfVoM=Q/CfVo(t)Rf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，但是输出脉冲有积累，且是噪声的主要来源之一。光反馈电荷灵敏前置放大器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。通过这个方法可以获得大约100eV的能量辨别率iD(t)=Q(t)VoCf微分与选通VSVo 电荷灵敏前放LEDIL电压甄别器VT+VoVT-VSILVo QCf 工作时间工作时间 恢复时间恢复时间电荷灵敏前置放大器的主要特性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噪声在高辨别的能谱测量中，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确定。FWHM(Ge)=1keV+0.03keV/PFC（3s）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变换增益在A01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Cf小时，变换增益大，但要求Cf有良好的稳定性。对于硅探测器，W=3.6eV，当Cf为1pF时，ACE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抗干扰能要强得多能要强得多了。输出电压的稳定性输出电压的稳定性当A01时则Ci、A0分别变更时，有其中，F=Cf/(Cf+Ci)=Cf/Ci称为反馈系数。A0F为反馈深度。深度负反馈时（A0F1）上升时间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。为了避开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。由带有电阻负反馈电阻负反馈的快放大器快放大器组成。iD(t)-+io(t)=R1iD(t)tWR1A探测器和放大器距离要足够短，避开震荡探测器和放大器之间距离不得不加大的话，必需考虑阻抗匹配-高压+-前放种类特点应用注意事项电压灵敏前放VoM=Q/Ci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VoM=Q/Cf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确定前放种类，同时留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（小结（重点重点）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