SU1656664A1 - Зар дочувствительный предусилитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к  дерной электронике . Цель изобретени  - повышение быстродействи  путем уменьшени  вли ни  перегружающих импульсов зар да. Зар дочувствительный предусилитель содержит операционный усилитель 1, транзисторы 2 и 3, диоды 4-7, резистор 8 и конденсатор 9 обратной св зи, источник 10 опорного напр жени  и резисторы 11-14. При поступлении перегружающих импульсов зар да на вход устройства через транзистор 3, диод 7 и транзистор 2 протекает ток, обусловленный этим избыточным зар дом. При этом операционный усилитель 1 работает в линейном режиме. После окончани  действи  входного перегружающего зар да транзистор 3 и диод 7 закрываютс . Врем  запирани  транзистора 3 определ етс  его базоэмит- терной емкостью и величиной резистора 14. После закрывани  транзистора 3 и диода 7 и истечени  времени спада устройство готово к приему следующих входных зар дов Т.обр транзистор 3 и диоды 6 и 7 способствуют увеличению быстродействи . С помощью резисторов 12 и 13 устран етс  уменьшение диапазона выходного сигнала за счет падени  напр жени  база-эмиттер транзистора 2, обеспечиваетс  оптимальный режим и устойчива  работа операционного усилител  1. 1 ил Ё

Description

Изобретение относитс  к  дерной электронике и может быть использовано дл  построени  амплитудных спектрометрических трактов многоканальных анализаторов или радиометров с цифровыми порогами дискриминации.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  путем уменьшени  вли ни  перегружающих импульсов зар да.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема предложенного устройства .

Зар дочувствительный предусилитель содержит операционный усилитель 1, первый 2 и второй 3 транзисторы, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 диоды, резистор 8 и конденсатор 9 обратной св зи, источник опорного напр жени  10, а также

первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 резисторы.

Зар дочувствительный предусилитель работает следующим образом.

Измер емые отрицательные импульсы зар да Q поступают на вход устройства. Этот зар д распредел етс  между емкостью входа устройства Свх, котора  определ етс  как сумма емкости детектора Сд и входной емкости операционного усилител  1 Свх у и емкостью обратной св зи Сое. Последн   представл ет собой емкость конденсатора обратной св зи 9. Полага , что полный зар д Q, собираемый детектором, делитс  на зар ды QBX и QO с которые поступают соответственно в емкости Свх и С0 с получают

Q QBx + Qoc,

QBX - Свх Vexi

Os

:сл

о о

Ј

Qo.c - Coc(VBx-VBbix);

VBMX KVex.

где К - коэффициент усилени  операционного усилител  1 без обратной св зи;

VBX - напр жение на входе устройства.

Реша  эти уравнени  относительно /Вых. получают

УвыХ «7,

т.е. амплитуда сигнала на выходе устройства определ етс  величиной зар да Q, образованного в детекторе, и емкостью обратной св зи Со.с и практически не зависит от входной емкости устройства (Свх. Сд).

Таким образом, наличие отрицательной обратной св зи по зар ду стабилизирует не только операционный усилитель 1, но и сам источник зар да.

Врем  нарастани  выходного импульса (tH) на выходе устройства определ етс  временем сбора зар да в детекторе ионизирующего излучени , а посто нна  спада выходного сигнала гс равна произведению величин сопротивлени  и емкости резистора 8 и конденсатора 9 обратной св зи.

Если используютс  сцинтилл ционные детекторы , то гс выбираетс  из услови  максимального отношени  сигнал/шум и составл ет, как правило, 1 мкс. При этом емкость обратной св зи Со.с выбираетс  как можно меньшей дл  получени большого коэффициента

преобразовани  (КПр ), а сопротивлео .с

ние обратной св зи R0,c как можно большим с целью уменьшени  тепловых шумов. Дл  измерений средней точности с использованием сцинтилл ционных детекторов оптимальными величинами  вл ютс  Со.с. 1 пФ, Ro.c 10е Ом.

Дл  сцинтилл циейного детектора Хн 0,3 мкс, а врем  спада выходного импульса ten (4-5) тс.

Если амплитуда импульсов выходного напр жени  не превышает напр жени  источника опорного напр жени  10, то второй транзистор 3 и четвертый диод 1 закрыты и не вли ют на работу устройства, так как паразитна  емкость коллектор-база второго транзистора 3 включена параллельно входной емкости устройства, и паразитна  емкость закрытого четвертого диода 7 подключена через открытый третий диод 6 к источнику опорного напр жени  10. Таким образом, эти емкости не подключены параллельно емкости Сое, не измен ют ее величины и тем самым не вли ют на линейность коэффициента преобразовани  устройства. Током утечки закрытого второго транзистора при

реальных значени х Со.с и Р0.с также можно пренебречь.

При поступлении на вход перегружающих импульсов зар да Опер, которые соот- ветствуют высокоэнергетическим изотопам или лини м выход щих за пределы измер емого диапазона событий, ма выходе устанавливаетс  ограниченна  амплитуда импульса VBbix.orp, равна 

Увых.орг Vnopor + Убэ + 1Л (Vnopor + 1,4)Ь,

где Vnopor - напр жение источника опорного напр жени  10;

/бэ - базоэмиттерное (пр мое) напр жение второго транзистора 3;

Уд - пр мое напр жение на четвертом диоде 7. Через второй транзистор 3, четвертый диод 7 и первый транзистор 2 протекает ток, обусловленный избыточным входным зар дом. При этом операционный усилитель 1 продолжает работать в линейном режиме .

После окончани  действи  входного перегружающего зар да второй транзистор 3 и четвертый диод 7 закрываютс . Врем  запирани  второго транзистора 3 определ етс  его базоэмиттерной емкостью и величиной четвертого резистора 14 и составл ет 15-30 не. После закрывани  второго транзистора 3 и четвертого диода 7 и истечении времени

спада ten устройство готово к приему следующих входных зар дов.

Таким образом, второй транзистор 3, третий 6 и четвертый 7 диоды способствуют увеличению быстродействи , при этом неуху/ ша  точностные характеристики устройства. С помощью второго 12 и третьего 13 резисторов устран етс  уменьшение диапазона выходного сигнала за счет падени  напр жени  база-эмиттер первого транзистора

2, обеспечиваетс  оптимальный режим и устойчива  работаоперационного усилител  1. Смещение максимального выходного потенциала в сторону отрицательных значени  , беспе- чивает устойчивость устройства при любых

режимах работы. Величина второго резистора 12 составл ет 3-4 кОм, а третьего резистора 13 составл ет 8-10 кОм.

В качестве операционного усилител  1 можно использовать интегральные схемы

КР544УД2, КР574УД1, входные каскады которых реализованы на полевых транзисторах .

Устранение вли ни  перегружающих импульсов на работу устройства повышает

5 быстродействие в 3-6 раз и позвол ет регистрировать входные импульсы с загрузкой 10 имп/с. Кроме того, расширен на 10-20% диапазон выходных импульсов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Зар дочувствительный предусилитель, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной и через параллельно-встречно включенные первый и второй диоды - со своим инвертирующим входом, а также первый транзистор первого типа, эмиттер которого через первый резистор соединен с первой шиной двухпол рного питани , при этом инвертирующий вход операционного усилител   вл етс  входом устройства и соединен через параллельно включенные резистор и конденсатор обратной св зи с эмиттером первого транзистора, коллектор которого подключен к второй шине двухпол рного питани , эмиттер первого транзистора  вл етс  выходом устройства, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  пу0

   5

   0

   тем уменьшени  вли ни  перегружающих импульсов зар да, в него введены второй транзистор второго типа, третий и четвертый диоды, второй и третий и четвертый резисторы и источник опорного напр жени , причем коллектор второго транзистора соединен с инвертирующим входом операционного усилител , выход которого через второй резистор соединен с базой первого транзистора, база второго транзистора подключена к источнику опорного напр жени , а эмиттер - к точке соединени  катодов третьего и четвертого диодов и через четвертый резистор к первой шине двухпол рного питани , аноды третьего и четвертого диодов подключены соответственно к источнику опорного напр жени  и эмиттеру первого транзистора , между базой и коллектором которого включен третий резистор.

   //,

   /4