предусилитель

Ответ от А,,, Е,,,,,,,[гуру]
Предусилители
Амплитуда сигналов детекторов, как правило, недостаточна для срабатывания регистрирующих и анализирующих устройств. Так у импульсных ионизационных камер и полупроводниковых детекторов она составляет единицы – сотни микровольт. В то же время динамический диапазон входных сигналов таких, например, приборов как АЦП (Аналого-цифровой преобразователь) обычно составляет 0-10 В. Поэтому сигналы детекторов необходимо, как правило, усиливать в 102-107 раз в зависимости от типа детектора и энергии регистрируемого излучения. Обычно усилительное устройство состоит из двух частей – предусилителя и основного усилителя. Основная задача, которую выполняют предусилители - это усилить и преобразовать сигнал с детектора без заметного ухудшения отношения сигнал/шум. Предусилитель располагается как можно ближе к детектору, чтобы свести к минимуму паразитные емкости и наводки на входные цепи. Регулировки, необходимые для оперативной работы, в предусилителе сведены к минимуму. Основной усилитель располагается обычно за радиационной защитой, часто на довольно большом расстоянии от предусилителя и детектора.
В предусилителях используются различные способы обработки сигналов, в зависимости от типа детектора и от того, измеряется ли амплитуда (энергия) или время.
Сигналы от детекторов некоторых типов, таких например, как сцинтилляторы с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) , довольно велики, что при временных измерениях и простом счете событий позволяет соединять их непосредственно с быстрыми усилителями с малыми входными сопротивлениями. А при измерении энергии использовать относительно простые предусилители, с учетом того, что они не будут вносить заметного ухудшения в итак невысокое разрешение этих устройств.
Для рентгеновской и гамма-спектроскопии, спектроскопии заряженных частиц часто используются детекторы с существенно лучшим энергетическим разрешением, такие как кремниевые и германиевые детекторы и пропорциональные счетчики. Сигналы с этих детекторов малы и важно, чтобы входные цепи предусилителей были малошумящими. Для этого во входных цепях зарядочувствительных предусилителей используют полевые транзисторы. Предусилители для кремниевых и германиевых детекторов заряженных частиц и пропорциональных счетчиков обычно работают при комнатной температуре. Однако для гамма и рентгеновской спектроскопии высокого разрешения, когда германиевые и кремниевые детекторы работают при азотной температуре, полевые транзисторы предусилителей для уменьшения шума также охлаждают и они помещаются внутри криостата.
Предусилители чувствительные к току
Сигналы с некоторых ФЭУ и микроканальных пластин довольно велики и имеют короткие передние фронты. Обработка сигналов для счета событий и извлечения временной информации в этих случаях может оказаться довольно простой. Эти устройства имеют высокое выходное сопротивление, и токовый сигнал с их выхода образует сигнал напряжения на волновом сопротивлении кабеля (чаще всего 50 Ом) , служащим сопротивлением нагрузки, может оказаться достаточным для подачи непосредственно на вход быстрого дискриминатора. Однако обычно усиление сигнала все же оказывается необходимо.
Рис. 1. Упрощенная схема предусилителя чувствительного к току
Входное сопротивление предусилителя чувствительного к току равное 50 Ом обеспечивает хорошее согласование с волновым сопротивлением кабеля (50 Ом) . Импульс тока преобразуется в импульс напряжения. Если время нарастания предусилителя мало по сравнению со временем нарастания импульса с детектора и коэффициент усиления предусилителя k, амплитуда импульса напряжения на выходе предусилителя будет
Vout = 50 Iink,
где Iin - амплитуда токового импульса с детектора.
При временных измерениях с использованием ФЭУ и микроканальных пластин основной вклад во временное разрешение вносят флуктуации времени пролета электронов в этих устройствах. Однако если необходимо использовать предусилители чувствительн
Источник: