Зарядочувствительный усилитель
Патент 1806442
Авторы
Классы МПК
Зарядочувствительный усилитель
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к электроизмерительной технике и представляет собой зарядочувствительный усилитель с расширенным динамическим диапазоном по входному заряду. Расширение динамического диапазона достигается включением в цепь отрицательной обратной связи варикапа, емкость которого увеличивается при возрастании амплитуды выходного импульса, а это приводит к уменьшению этой амплитуды , хотя величина выходного заряда не изменяется вследствие пропорционального увеличения длительности выходного импульса при увеличении емкости варикапа, 1 ил..
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 F 3/70
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4897165/09 (22) 26.12.90 (46) 30;03.93. Бюл. М 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматики (72) В. М, Новиков, Л. А, Хромов и В. Ф.
Веселов (73) Всесоюзн ы и научно-исследо ва тел ьский институт автоматики (56) Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике / Под ред. Ю, К, Аки. мова. M.: Энергоатомиздат, 1989, с. 239. (54) ЗАРЯДОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к зарядочувствительным усилителям, и может быть использовано в качестве предусилителя импульсных сигналов детекторов ядерных излучений.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона по входному заряду при сохранении надежности.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, Зарядочувствительный усилитель выполнен на основе операционного усилителя
1, выход которого через резистор 2 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1 и через конденсатор 3 с анодом варикапа 4 и средней точкой 5 двухзвенного резисторного делителя 6, выполненного на резисторах 7 и 8. Резистор 7 подключен к минусовой шине 9 напряжения питания 0пи., а резистор 8 — к общей шине
10 устройства, к которой подключен также неинвертирующий вход операционного уси. И 1806442 А3 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и представляет собой зарядочувствительный усилитель с расширенным динамическим диапазоном по входному заряду. Расширение динамического диапазона достигается включением в цепь отрицательной обратной связи варикапа, емкость которого увеличивается при возрастании амплитуды выходного импульса, а это приводит к уменьшЕнию этой амплитуды, хотя величина выходного заряда не изменяется вследствие пропорционального увеличения длительности выходного импульса при увеличении емкости варикапа, 1 ил. с лителя. Катод варикапа 4 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1, являющегося входом устройства, Предлагаемый зарядочувствительный усилитель работает следующим образом, При поступлении на вход импульсных сигналов с детектора ядерных излучений на выходе зарядочувствительного усилителя образуются импульсы напряжения с амплитудой Qsx
Сь где QBx. — заряд входного импульса; С вЂ” емкость варикапа. Форму импульса напряжения при выполнении условия t x. «т, где t>x. — длительность входных импульсов, т= С (R„//R2), Яд — внутреннее сопротивление детектора, Rz — сопротивление резистора 2 обратной связи, описывается выражениями:
U>
Соответственно, заряд выходного импульса
1806442
Овых = 3 "" Ф = ОоСв (йд/И2)йн вых где R — сопротивление нагрузки, Таким образом, коэффициент усиления заряда постоянен и не зависит от величины емкости обратной связи Св.
Как известно, величина Св зависит от величины приложенного к варикапу напряжения обратного смещения U ., уменьшаясь при его увеличении. B исходном состоянии устанавливается при помощи ре. зисторного делителя 5
О Ra
RS+ R7 при котором величина Св минимальна. Появление на выходе усилителя импульса напряжения положительной полярности приводит к равному величине выходного напряжения уменьшению Осм. - Осмо Овых. и к соответствующему увеличению С . Так как величина Овых. обратно пропорциональна величине Св, то это, следовательно, приводит к тому, что при возрастании входного заряда Овх. скорость увеличения Ов». уменьшается, т.к. к расширению динамического диапазона усилителя по входному заряду, При этом, как показано выше, коэффициент усиления усилителя по заряду
Кз остается неизменным и, следовательно, величина заряда на выходе усилителя может служить источником неискаженной информации о ядерном излучении.
Величина коэффициента расширения динамического диапазона
Кр -, где Кдр. - - коэф.
Кдр Овх.макс
Кд вх.мин перекрытия, характеризующий динамический диапазон по заряду предлагаемого устройства, зависит от величины коэффиЦиента пеРекРытиЯ по емкости Кс варикапа, Т,к. Овх.макс Омакс -Св макс где С,,»« — средняя величина Св в диапазоне изменения Осм, равном Омакс(при линейном изменении Св от напряжения Св»xc =
Kñ
2 Свмин) Овх.мин Омин Свмин. то. Кр—
Свмакс, Кс
Смин 2 —,Например, при использовании варикапа КВ135А, АР, у которого Кс 20 при UcM - -1...10 В, Кр 10.
В действительности Свм —, где и изме Un няется от 1/3 до 3 в зависимости от распре15 деления примесей в полупроводнике в зоне р-п-перехода, и на рабочем участке, где изменяется Овых., может быть линеаризирована.
Таким образом, предлагаемое техниче20 ское решение позволяет значительно расширить динамический диапазон по входному заряду зарядочувствительного усилителя при сохранении других его параметров надежности, отношения сигнал-шум
25 и т.п.).
Формула изобретения
Зарядочувствительный усилитель, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен с первой обкладкой кон30 денсатора и первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, соединенному с источником входного заряда, неинвертирующий вход операцион35 ного усилителя соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона по входному заряду при сохранении надежности, введен резисторный делитель отрица40 тельного напряжения питания и варикап, анод которого подключен к второй обкладке конденсатора и средней точке резисторного делителя отрицательного напряжения питания, а катод — к инвертирующему входу one5 рационного усилителя.
1806442 у !
Составитель В.Новиков
Техред М.Моргентал Корректор М.Куль
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 978 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5