基本介紹
- 中文名：電荷靈敏前置放大器
- 外文名：chargesensitive preamplifier
工作原理,
在核物理和粒子物理實驗中，我們必須用電子學方法收集核輻射粒子通過探測器產生的電信號，然後對其進行處理和分析。由於探測器輸出信號一般都比較小，通常在探測器與放大器之間加一預放大器，也就是前置放大器。由於輸出的幅度反映了輸入電荷的大小，且與輸入電容無關，故稱之為電荷靈敏前置放大器。
工作原理
基本的電荷靈敏前置放大器原理圖如下圖所示。其中，A是放大器的開環增益，C為耦合電容，Rd是探測器偏置電阻，Cf是反饋電容，與之並聯的Rf是反饋電阻。為了保證Cf上電荷的積累，一般情況下，Rf為MΩ到GΩ量級。Rf主要有兩個作用，一是用於泄放Cf上的電荷，二是產生直流負反饋以穩定放大器直流工作點。探測器與放大器之間的C起到隔直作用，取值為幾千個pF量級。當探測器輸出正比於入射線能量E的電荷量到電荷靈敏前置放大器時，電荷前放輸出電壓幅度Vom=Q/Cf。式中Q為探測器產生的電荷量，Q=Ee/W。E為入射能量，e為電子電荷，為1.6e庫侖，W為平均電離能，對於矽半導體探測器，W=3.62*10MeV，而對於鍺半導體探測器，W=2.96* 10MeV。不難推出，Vom∝Q∝E。對於電荷前放來說，其總的輸入電容Cif=Ci+(1+A0)Cf。其中Ci=CD+CS+CA，CD為探測器體電容，CS為引線分布電容，CA是放大器輸入電容，由於有(1+A0)Cf遠遠大於Ci，從而使得電荷前放的增益僅與反饋電容Cf有關，得出前放的電荷靈敏度為:AQ=1/Cf。
基本的電荷靈敏前置放大器
基本的電荷靈敏前置放大器