文档介绍：维普资讯
第卷第期核技术.,.
年月
小尺寸电荷灵敏前置放大器
魏海鹏廖西征王浩邱实
中国科学院上海原子核研究所上海
摘要介绍了一种应用于半导体探测器的小尺寸电荷灵敏前置放大器的实例,并分析了测量其噪声的方法,给出
了降低前放噪声的几种手段。
关键词电荷灵敏,探测器,噪声,表贴元件
中图分类号.
在核仪器的运用中,为了减少探测器输出端到
。一为输
放大器输入端之间的分布电容的影响,减少外界干
扰,提高信噪比,需要在探测器附近放置前置放大器出电压,。为放大器开环放大倍数,为输入电荷,
对信号作初步放大⋯。由于前置放大器难以集成为反馈电容。放大器的输出基本不受探测器极
化,体积都偏大,成为制约探测器体积的主要因素, 间电容、放大器开环时输入电容和电压增益等参数
而核医疗仪器这一特殊应用对探测器的尺寸要求都的影响,稳定性很高。我们以高阻抗低噪声的结型
比较严格,如何在不增大噪声的情况下减小电荷灵场效应管作为输入级,后面接一集成运放以提高放
敏放大器的尺寸就成为了关键因素。结合金硅面垒大器的负载能力和抗干扰能力,提高放大器的开环
半导体探测器,我们设计了一种与之相配合的,以结放大倍数,避免输出端负载对电荷灵敏放大节特
型场效应管、集成运放为主要部件的电荷灵敏前置性的影响。电路所采用的集成运放开环增
放大器。其部件除了场效应管、反馈电阻和反馈电益为,完全可以满足要求。此时前放的电荷
容外均为表贴元件,总尺寸为× × 灵敏度约为/。
,非常适合手持式探测器。
电路分析
原理分析前置放大器的电路原理见图
。输入级场效应
采用带反馈电容的电荷灵敏前置放大器,它管采用共源方式,其栅极通过反馈电阻来稳定其
的特点是在。为输入电容时,输出电压静态工作点,使其在左右以获得最低噪声。为
卜——、,
图前置放大器电路原理图
.
中国科学院刨薪工程领域前沿项目资助
篆收稿日煮期:妻鹏,男, .龟, 年毕业于山东大学,年于上海原子核研究所获硕士学位,从事核电子仪器的研究
:一一,修回日期:一—一’。。
维普资讯
第期魏海鹏等:小尺寸电荷灵敏前置放大器
限流电阻,其值根据场效应管的转移特性曲线。~ 排器件的布局和走线以减少信号的延迟和干扰,注
,船一/≥≥确定意信号和电源、不同信号之间的布线尽量要分开,电
为漏极电流, 为栅源电压,,。为漏极一源饱和电路板两边尽可能的大面积接地。
流, 为夹断电压。在场效应管后接一晶体管射
噪声测量
极跟随器以满足运放的共模输入要求,集成运放采
用高增益宽带运算放大器。电容接于输出和输将整个放大器放入一铜制金属屏蔽盒中,输入
入端之间实现交流反馈,电容实现输入和输出交输出信号通过高频射线头接出,避免了由于信号线
流耦合,实现阻抗匹配。电源采用双电源,通的移动所造成的干扰。
过滤波电路消除纹波,由于很小的扰动都可将精密脉冲发生器产生的等幅度的信号输入待
以产生很大的噪声,所以在上另加了一级滤测装置时,其输出信号幅度谱的半高宽相当于噪声
波电路,以减小电源产生的干扰。另外,在集成运放
线宽。以能量为单位的噪声线宽埘: ·
的输入端也各加了一级滤波电路。
· 。式中, 为每道代