Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ядерная электроника (7 сем) / Лекции / ЯдЭл. Лекция 3.pptx
Лекция №3
Зарядочувствительный
предварительный усилитель
НИЯУ МИФИ
Специальность:140302 – физика атомного ядра и частиц
Специализация: микро- и космофизика
Дисциплина: Ядерная электроника
Группа T07-07
2012/2013
Кафедра №7 «Экспериментальной ядерной физики и космофизики»
Ядерная электроника. Лекция№3 2/20
План лекции
- Зарядочувствительный усилитель
- Шумы и фильтрация сигналов
- Эквивалентный шумовой заряд
Ядерная электроника. Лекция№3 3/20
Зарядочувствительный усилитель
Для большинства ППД емкость детектор зависит от Uсм
На выходе интегрирующей цепи обычного усилителя
Нестабильность ёмкости детектора сильно влияет на
сигнал и требует использовать предварительный
усилитель с малыми шумами, с применением
отрицательной обратной связи.
см
UCд
двхвх
CQCQU //
усвхдвх
ССC
.
усвхд
CC
.
двх
СC
Ядерная электроника. Лекция№3 4/20
Предусилитель с ООС для
детекторов с малой ёмкостью
Обратная связь реализована через ёмкость Сос и
позволяет устранить зависимость от Uсм.
Q = Qвх + Q
ос
Qвх = СвхU
вх
Qос = Сос(Uвх – U
вых
)
U
вых
= -KU
вх
ос
освх
вых
C
K
СC
Q
U
ос
освх
C
K
СC
Т.к. Свх и Сос одного порядка и усиление велико, то
Введение отрицательной обратной связи стабилизирует не
только усилительно, но источник сигнала - детектор
ос
вых
C
Q
U
Ядерная электроника. Лекция№3 5/20
Предусилитель с ООС для
детекторов с малой ёмкостью
Ёмкость Сос должна иметь высокую стабильность и
малую зависимость от температуры. Часто
параллельно Сос подключают Rос, которое
обеспечивает обратную связь по постоянному току и
фактически определяет сопротивление детектора Rд,
поэтому τвх=RосCос.
Ядерная электроника. Лекция№3 6/20
Предусилитель с зарядовой
обратной связью.
Принципиальная
схема построенная на базе
каскада полевого и
нескольких биполярных
транзисторов.
Ядерная электроника. Лекция№3 7/20
ЗЧУ для детекторов большой
ёмкости.
С детекторами относительно большой ёмкости
(100 – 1000 пФ) для обеспечения должного
быстродействия применяют небольшое
сопротивление нагрузки, которое является источником
тепловых шумов. В таких случаях используют ЗЧУ, у
которого входное сопротивление стабилизируется с
помощью последовательной отрицательной обратной
связи.
Ядерная электроника. Лекция№3 8/20
ЗЧУ с последовательной ООС
Свх = Сд + С`вх ,
Cос << C , С – паразитная ёмкость
Входная проводимость:
где первое слагаемое – это
холодное сопротивление:
Rc – сопротивление резистора при
комнатной температуре.
освх
ос
вх
CCp
С
C
SY
ос
C
C
S
Rc
1
Стабильность Rc определяется крутизной S входного
транзистора. Регулирование можно производить с помощью Сос.
Упрощенная схема ЗЧУ
Ядерная электроника. Лекция№3 9/20
ЗЧУ с последовательной ООС
В данной схеме применяется две
цепи ОС: параллельная Сос и
последовательная R1,R2.
Холодное сопротивление:
На низких частотах фактически является входным
сопротивление детектора, имеет хорошую стабильность
и регулируется с помощью Сос и С.
ос
с
C
C
RR '
Ядерная электроника. Лекция№3 10/20
Шумы и фильтрация сигналов
При усилении слабых сигналов детекторов
трудности вызывают шумы – случайные флуктуации
напряжения, возникающие одновременно с
исследуемым сигналом.
По происхождению шумы делятся:
- помехи (наводки)
-
флуктуации эл. Заряда в транзисторах и деталях.
Для удобства шумы оценивают относительно
входа усилителя:
K
U
U
выхш
вхш..