核電子學(xué)第2章前置放大器

第二章前置(qiánzhì)放大器§1.概述§2.電荷靈敏(línɡm(xù)ǐn)前置放大器§3電壓靈敏(línɡm(xù)ǐn)前置放大器§4電流靈敏(línɡm(xù)ǐn)前置放大器精品資料一.前置放大器的作用

前置放大器（預(yù)放大器、前放）放在探測(cè)器附近，輸出經(jīng)高頻電纜與主放大器相連。

1.提高系統(tǒng)的信噪比圖2.1.1

（前放緊靠探測(cè)器，傳輸線短，分布電容Cs減小,提高了信噪比）

2.減少外界干擾的相對(duì)影響圖2.1.2

(信號(hào)經(jīng)前放初步放大.)

3.合理布局,便于調(diào)節(jié)與使用

(前放為非調(diào)節(jié)式,主放放大調(diào)節(jié)倍數(shù)、成形常數(shù))

4.實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換和匹配

(前放設(shè)計(jì)為高輸入阻抗(shūrùzǔkànɡ),低輸出阻抗)§1.概述(ɡàishù)精品資料二、前置(qiánzhì)放大器的分類按探測(cè)器輸出信號(hào)成形方式的特點(diǎn)分類:電壓靈敏前置放大器、電荷(diànhè)靈敏前置放大器、電流靈敏前置放大器1.電壓前放精品資料2.電荷(diànhè)前放精品資料2.電流(diànliú)前放小結(jié)：三種前放輸出信號(hào)探測(cè)器輸出信號(hào)電壓、電荷前放輸出電壓經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸出電流信號(hào)，電流前放輸出電流也保留了電荷信息，適當(dāng)情況下可互相轉(zhuǎn)換。電荷、電壓前放能譜測(cè)量分析系統(tǒng)電流前放時(shí)間測(cè)量分析系統(tǒng)精品資料§2.電荷(diànhè)靈敏前放1.變換增益輸出增益穩(wěn)定、噪聲(zàoshēng)低、性能良好一、電荷前放的主要特性精品資料2.輸出(shūchū)穩(wěn)定性令F=Cf/(Ci+Cf)≈Cf/Ci若A0>>1，A0F>>1。A0F足夠(zúgòu)大時(shí)，穩(wěn)定。精品資料3．輸出噪聲（能量噪聲半寬度）

例：能量噪聲半寬度FWHM(Ge)=1KeV+0.03KeV/PF

（無(wú)電容時(shí)等效噪聲能量半寬度,噪聲斜率）

4．上升時(shí)間(shíjiān)（tr）:輸入階躍信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)脈沖前沿上升時(shí)間(shíjiān)（10%-90%VOM時(shí)間(shíjiān)）,。

前放輸入沖擊電流Qδ(t)，輸出電壓的上升時(shí)間(shíjiān)。101ns級(jí)

tr的不穩(wěn)定輸出電壓幅度改變能量分辨降低

5．計(jì)數(shù)率效應(yīng)：堆積，輸出動(dòng)態(tài)范圍，最高計(jì)數(shù)率問(wèn)題。

圖2.2.2圖2.2.3精品資料精品資料精品資料三．電荷靈敏(línɡm(xù)ǐn)前放噪聲分析和抑制措施1．前放串聯(lián)(chuànlián)噪聲和并聯(lián)噪聲

噪聲源：探測(cè)器漏電流ID噪聲、電阻RD熱噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管柵極電流Ig噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管溝道熱噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管閃爍噪聲、反饋電阻熱噪聲。精品資料（1）并聯(lián)(bìnglián)電流噪聲源（2）串聯(lián)電壓噪聲源精品資料2.a噪聲和b噪聲和c噪聲（頻率的依賴(yīlài)關(guān)系）a噪聲—與ω2成正比的并聯(lián)(bìnglián)電流噪聲；b噪聲—與ω?zé)o關(guān)的輸入并聯(lián)電流噪聲c噪聲—與ω成正比的輸入并聯(lián)電流噪聲精品資料輸入端總的并聯(lián)(bìnglián)電流噪聲等效(děnɡxiào)輸出端總電壓噪聲精品資料3.降低(jiàngdī)前放噪聲的措施(1)輸入級(jí)采用低噪器件

場(chǎng)效應(yīng)管優(yōu)于晶體管，大量低噪聲的管子里選跨導(dǎo)大而噪聲更小的器件。(2)低溫運(yùn)用

溫度低時(shí)可減小a噪聲和b噪聲,而且使跨導(dǎo)增大。(3)減小冷電容CΣ

(4)選用低噪聲反饋電阻Rf和探測(cè)器負(fù)載電阻RD

真空兆歐合成膜電阻或金屬膜電阻，精品資料五、電荷(diànhè)靈敏前放噪聲的實(shí)驗(yàn)測(cè)量1.根據(jù)噪聲(zàoshēng)對(duì)信號(hào)幅度譜的展寬測(cè)量噪聲(zàoshēng)精品資料精品資料精品資料2.用示波器寬頻帶電壓表測(cè)量(cèliáng)噪聲精品資料§3.電壓(diànyā)靈敏前放電壓前放常與閃爍探測(cè)器或氣體探測(cè)器配合使用，不同探測(cè)器對(duì)電壓前放的要求不一樣：配合光電倍增管時(shí)一級(jí)射極跟隨器氣體電離室或正比計(jì)數(shù)管較大放大倍數(shù)時(shí)間測(cè)量快得上升時(shí)間和足夠的放大倍數(shù)精品資料精品資料§4.電流(diànliú)靈敏前放電荷前放電壓前放電流(diànliú)前放：電流(diànliú)響應(yīng)快，稱為快前放。電流(diànliú)信號(hào)直接放大，輸出電壓或電流(diànliú)幅度與輸入電流(diànliú)成正比。特點(diǎn)：（1）可獲得精確的時(shí)間信息，用作定時(shí)測(cè)量；亦