核电子学第2章前置放大器

第二章前置(qiánzhì)放大器§1.概述§2.电荷灵敏(línɡmǐn)前置放大器§3电压灵敏(línɡmǐn)前置放大器§4电流灵敏(línɡmǐn)前置放大器精品资料一.前置放大器的作用

前置放大器（预放大器、前放）放在探测器附近，输出经高频电缆与主放大器相连。

1.提高系统的信噪比图2.1.1

（前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减小,提高了信噪比）

2.减少外界干扰的相对影响图2.1.2

(信号经前放初步放大.)

3.合理布局,便于调节与使用

(前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数)

4.实现阻抗转换和匹配

(前放设计为高输入阻抗(shūrùzǔkànɡ),低输出阻抗)§1.概述(ɡàishù)精品资料二、前置(qiánzhì)放大器的分类按探测器输出信号成形方式的特点分类:电压灵敏前置放大器、电荷(diànhè)灵敏前置放大器、电流灵敏前置放大器1.电压前放精品资料2.电荷(diànhè)前放精品资料2.电流(diànliú)前放小结：三种前放输出信号探测器输出信号电压、电荷前放输出电压经过网络输出电流信号，电流前放输出电流也保留了电荷信息，适当情况下可互相转换。电荷、电压前放能谱测量分析系统电流前放时间测量分析系统精品资料§2.电荷(diànhè)灵敏前放1.变换增益输出增益稳定、噪声(zàoshēng)低、性能良好一、电荷前放的主要特性精品资料2.输出(shūchū)稳定性令F=Cf/(Ci+Cf)≈Cf/Ci若A0>>1，A0F>>1。A0F足够(zúgòu)大时，稳定。精品资料3．输出噪声（能量噪声半宽度）

例：能量噪声半宽度FWHM(Ge)=1KeV+0.03KeV/PF

（无电容时等效噪声能量半宽度,噪声斜率）

4．上升时间(shíjiān)（tr）:输入阶跃信号时，输出信号脉冲前沿上升时间(shíjiān)（10%-90%VOM时间(shíjiān)）,。

前放输入冲击电流Qδ(t)，输出电压的上升时间(shíjiān)。101ns级

tr的不稳定输出电压幅度改变能量分辨降低

5．计数率效应：堆积，输出动态范围，最高计数率问题。

图2.2.2图2.2.3精品资料精品资料精品资料三．电荷灵敏(línɡmǐn)前放噪声分析和抑制措施1．前放串联(chuànlián)噪声和并联噪声

噪声源：探测器漏电流ID噪声、电阻RD热噪声、场效应管栅极电流Ig噪声、场效应管沟道热噪声、场效应管闪烁噪声、反馈电阻热噪声。精品资料（1）并联(bìnglián)电流噪声源（2）串联电压噪声源精品资料2.a噪声和b噪声和c噪声（频率的依赖(yīlài)关系）a噪声—与ω2成正比的并联(bìnglián)电流噪声；b噪声—与ω无关的输入并联电流噪声c噪声—与ω成正比的输入并联电流噪声精品资料输入端总的并联(bìnglián)电流噪声等效(děnɡxiào)输出端总电压噪声精品资料3.降低(jiàngdī)前放噪声的措施(1)输入级采用低噪器件

场效应管优于晶体管，大量低噪声的管子里选跨导大而噪声更小的器件。(2)低温运用

温度低时可减小a噪声和b噪声,而且使跨导增大。(3)减小冷电容CΣ

(4)选用低噪声反馈电阻Rf和探测器负载电阻RD

真空兆欧合成膜电阻或金属膜电阻，精品资料五、电荷(diànhè)灵敏前放噪声的实验测量1.根据噪声(zàoshēng)对信号幅度谱的展宽测量噪声(zàoshēng)精品资料精品资料精品资料2.用示波器宽频带电压表测量(cèliáng)噪声精品资料§3.电压(diànyā)灵敏前放电压前放常与闪烁探测器或气体探测器配合使用，不同探测器对电压前放的要求不一样：配合光电倍增管时一级射极跟随器气体电离室或正比计数管较大放大倍数时间测量快得上升时间和足够的放大倍数精品资料精品资料§4.电流(diànliú)灵敏前放电荷前放电压前放电流(diànliú)前放：电流(diànliú)响应快，称为快前放。电流(diànliú)信号直接放大，输出电压或电流(diànliú)幅度与输入电流(diànliú)成正比。特点：（1）可获得精确的时间信息，用作定时测量；亦