Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Re = R1QCm.
На низких частотах R'с является фактически входным сопротивлением рассмотренной схемы; оно имеет хорошую стабильность и легко регулируется при помощи емкостей Со.с и С от нескольких десятков до нескольких сотен ом.
Зарядочувствительную схему с дополнительной последовательной обратной связью применяют для работы с детекторами большой емкости и обеспечения согласованной работы с ВЧ-кабелем.
Принципиальная схема зарядочувствительного усилителя для детекторов большой емкости приведена на рис. 2.21. Вход схемы выполнен на двух параллельно включенных транзисторах типа BF817 с большой крутизной 6’ = 30мА/В, благодаря чему уменьшается вклад шумов входного каскада (см. § 2.4). Эквивалентное шумовое сопротивление усилителя, учитывающее шум, создаваемый
+2ЇВ
Рис. 2.21. Принципиальная схема зарядочувствительного усилителя для детекторов большой емкости:
ПТ и ПТ2 — BF817; T1-BFRSS; T2t T3, T4, T — BFX48; T5 — 2N918
75
делителем в цепи обратной связи, составляет около 15 Ом. Конденсатор обрат- / ной связи C0 с переменный, он может изменять холодное сопротивление ОТ 50 / 300 Ом.
2.3.6. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ /
Энергетическое разрешение гамма-спектрометров низких энергий с полупроводниковыми детекторами ограничивается шумами усилителей. Поэтому изыскивают новые методы усиления сигналов детекторов. Один из возможных методов решения этой проблемы основан на использовании параметрического усиления. В параметрических усилителях входным усилительным элементом является ВЧ-контур, а не лампа или транзистор. Поэтому уровень собственных шумов низок; он определяется в основном тепловым движением электронов и может быть легко снижен охлаждением до сверхнизких температур. Входным усилительным элементом параметрического усилителя, схема которого приведена на рис. 2.22, является резонансный контур, состоящий из индуктивности L и включенных последовательно с ней ДИОДОВ Д\ и Д2, емкости р— я-перехо-дов которых Cn являются управляемыми емкостями контура. Контур связан через небольшие емкости C11 (1пФ) с так называемым генератором накачки и через ВЧ-фильтры с полупроводниковым детектором. Собственная резонансная частота контура равна со0. Высокочастотное напряжение генератора накачки изменяет емкости р — я-переходов Cn с частотой соп. Согласно теории параметрических цепей в том случае, когда о)п~2о)(ь в контуре при определенной глубине модуляции емкостей Cn возникают колебания с частотой (о = о)н/2. Возникновение этих колебаний означает, что в контуре имеется отрицательная проводимость, которая компенсирует потери энергии на рассеяние. Отметим,, что энергия для поддержания этих колебаний отбирается от генератора накачки. В рассматриваемой схеме амплитуда ВЧ-колебаний в контуре под-
Рис. 2.22. Параметрический предварительный усилитель для полупроводникового детектора:
Eon — опорное напряжение; 1 — ВЧ-фильтры; 2 — ВЧ-усилитель; 3 — ВЧ-детектор; 4 — дифференциальный усилитель; 5 — генератор накачки W11
76
Одерживается постоянной, для чего применяется специальная схема Урегулирования. Контур связан со входом ВЧ-усилителя. Усиленные колебания детектируются и поступают на дифференциальный усилитель, второй вход которого подключен к опорному напряжению, а выход через цепь обратной связи RC0.c соединен с контуром. Увеличение или уменьшение амплитуды ВЧ-колебаний приводит к образованию напряжения ошибки,, которое через цепь обратной связи изменяет емкости р — я-переходов Cn ДИОДОВ Дь Д2 и подстраивает в соответствующую сторону собственную частоту контура. Таким образом, в исходном состоянии в контуре поддерживаются стабильные колебания; при этом отрицательная проводимость компенсирует потери в контуре.
Анализ процессов, происходящих в контуре с периодически изменяющейся емкостью, показывает, что существование стабильных колебаний возможно при равенстве нулю следующей величины:
где ACjC определяет глубину модуляции суммарной емкости контура; (со—wo)/о)0 определяет величину расстройки контура относительно половинной частоты генератора накачки; 1/со/?С — потери в контуре.
Заряд, возникающий в полупроводниковом детекторе во 'время регистрации частицы, распределяется между собственной емкостью детектора, емкостью р — я-переходов диодов Дь Д2 и емкостью обратной связи С0.с- Изменение напряжения на р — я-переходах приводит к кратковременному изменению собственной частоты контура и, следовательно, к изменению амплитуды снимаемых с него ВЧ-колебаний. В результате после усиления и детектирования на выходе схемы образуется импульс с амплитудой, пропорциональной заряду, поступающему от полупроводникового детектора. Отметим, что при помощи конденсатора С0.с осуществляется обратная связь по заряду. Поэтому, так же как и в ранее рассмотренных схемах, изменение собственной емкости детектора не влияет на амплитуду сигнала.
Наличие линейной зависимости между сигналом детектора и выходным импульсом подтверждается анализом работы схемы. При поступлении заряда от детектора в контур S = O [см. формулу
