[发明专利]多路抗干扰低噪声电荷灵敏前置放大器

说明书

技术领域

本发明涉及电荷灵敏前置放大器，具体涉及一种多路抗干扰低噪声电荷灵敏前置放大器。

背景技术

在科学实验和工程测量中，电荷灵敏前置放大器被广泛用于将各种硅、气体、液体或固体闪烁体等探测器探测到的辐射粒子(包括电子和其他带电粒子、宇宙射线、光子等)信号转化为电子学脉冲信号，再由后续信号处理电路进行放大、整形以及数字化处理。因此，电荷灵敏前置放大器的性能指标直接决定了测量数据的质量和测量效率，是测量系统的关键设备。目前市场上有一些单路电荷灵敏前置放大器产品如ORTEC 142A，142B，142C等，它们从国外进口的价格约为1500美圆。

在实际测量中，往往需要大量电荷灵敏前置放大器电路，并要求它们能稳定地在如各种科学实验和空间飞行器所处的高真空、强电磁干扰环境中使用。通常，如图1所示，放大器单元电路包括：探测器上粒子激发产生的电荷量Q输入至运算放大器A；积分电容Cf；探测器输入电压Vi；输出电压Vo与电荷量Q成正比关系。然而，实践中发现，将放大器单元电路集成在一起时，会发生如下对信号测量造成严重影响的问题：1)电路自激振荡；2)在加速器空间等强干扰、高噪声环境中干扰信号诱发电路过载和振荡；3)放大器间强烈的电子学串扰；4)噪声增大，对小信号无法辨认；5)输入、输出电路失配；等等。

发明内容

为有效解决上述工程技术问题，本发明提出了一种多路抗干扰低噪声电荷灵敏前置放大器。

本发明的目的在于提出一种多路抗干扰低噪声电荷灵敏前置放大器。

本发明的电荷灵敏前置放大器的单元电路包括探测器回路、运算放大器A1以及积分电容C2，探测器产生的信号输入到运算放大器的正端。为稳定电荷灵敏前置放大器的工作点，在运算放大器的负端连接稳压电路。

稳压电路可以由稳压二极管组成，也可以由LED发光二极管D2和电阻R3组成。根据实际的芯片工作电压，稳压电路降低运算放大器的负端的电压，使得运算放大器的负端的电压低于正端的电压，从而能够让电荷灵敏前置放大器处于正常的工作点。使用LED发光二级管作为稳压电路，与用稳压二极管比较起来，价格更为便宜。

探测器回路由高压HV、偏压电阻R1和探测器D1组成。

探测器产生的信号为高压、高阻抗信号，若直接输入到运算放大器，这种高压、高阻抗信号将直接烧掉运算放大器。因此，在电路中加入高压电容C1，探测器产生的信号经过高压电容C1输入到晶体管T1的栅极，T1放大后的信号直接输入到运算放大器A1的正端。高压电容C1能够隔离高压，既保护了电路又保护了测试人员的安全。晶体管T1将探测器的高阻抗信号转变成运算放大器可处理的低阻抗信号。

R2作为T1的偏置电阻连接到T1的漏极。

电容C2作为积分电容并联在晶体管T1的栅极和运算放大器A1的输出端之间，通过改变C2的值可以改变运算放大器的灵敏度。

电阻R4作为放电电阻并联在晶体管T1的栅极和运算放大器A1的输出端之间，通过改变R4的值可以改变运算放大器的输出脉冲下降沿时间。

n个单元电路制作在一块电路板上组成电路模块，并在电路板上安装8位平拨开关，以便灵活的选择n路探测器信号，n为自然数。

若将各个单元模块直接并行放置在一起，各个单元模块之间将发生共振串扰。将每个电路模块固定在如钛合金、不锈钢、铝等金属板上，金属板将电磁波屏蔽隔离，避免了各电路模块之间的电子学串扰，并同时实现了导热冷却。

将m个固定在金属板上的电路模块安装在金属外壳中，组成n*m路放大器，金属外壳能有效地屏蔽电磁波并保护电路，其中m为自然数。

本发明的优点：

本发明采用稳压电路稳定放大器工作点，并用金属板将各个电路模块在空间上隔开，又将电路模块安装在金属外壳中，使各路放大器产生的高频脉冲信号限制在各自的空间内，实现了互相屏蔽、良好接地、导热冷却、消除电子学串扰以及提高抗干扰能力等。而且，本发明的放大器体积小、结构紧凑、并且价格便宜。经过反复测试和实际使用，证明新产品具有广泛的适用性。

附图说明

图1为现有技术的电荷灵敏前置放大器的单元电路的示意图；

图2为本发明的电荷灵敏前置放大器的单元电路的示意图；

图3为本发明的8路放大器中的一路用硅探测器测量241Am放射源4He射线得到的信号的曲线图；

图4为本发明的8路放大器中的一路用硅探测器测量241Am放射源4He射线得到的信号的实验能谱。

具体实施方式