CSRe内靶下游离子探测器快定时前放研究

发布时间：2024-03-17 11:28

　　前端电子学是光子-离子符合/反符合测量的重要组成部分,本文根据CSRe内靶实验需求,设计研发了一款高集成、低噪声快前置放大器的定时探测器,并进行了测试。本论文研发的定时探测器输出噪声低至8.11mVrms,小信号带宽约150MHz,增益为50×231V/A,定时精度为24ps。本论文选择不受增益带宽积限制的电流反馈放大器作为前置放大器。针对定时电路驱动容性负载出现的过冲、振铃等问题,提出采用容性隔离技术,在不影响电路增益、带宽的情况下,使电路具有一定的容性负载能力,提高稳定性;通过构建电路模型,从数学角度分析了电路不稳定的原因,并从理论和实验上证明了容性负载隔离技术可以有效消除容性负载电路带来的增益凸峰及恶化的频率响应;应用卷积法分析了放大器前端输入电容对电路的影响,发现其不仅影响电路增益,也会对电路的带宽及稳定性造成影响;本文还从理论上分析了放大器前端输入电阻对电路的影响,发现大电阻不仅会降低电路增益误差,而且不利于信噪比的提高;针对运算放大器两级级联的稳定性问题,本文提出可采用两种无源滤波:一阶无源滤波与二阶无源滤波,二阶无源滤波会使电路出现一定的过冲及振铃现象,一阶无源滤波可使电...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
第二章 定时技术及定时电路干扰研究
    2.1 定时技术研究
    2.2 前置放大器放大器
        2.2.1 电流灵敏前置放大器(Current-Sensitive Preamplifiers)
        2.2.2 寄生电容前置放大器(Parasitic-Capacitance Preamplifiers)
        2.2.3 电荷灵敏前置放大器(Charge-Sensitive Preamplifiers)
    2.3 电子学中的噪声与干扰信号
        2.3.1 干扰噪声
        2.3.2 固有噪声
    2.4 运算放大器的噪声
    2.5 无源器件的频率特性
        2.5.1 电阻的频率特性
        2.5.2 电容的频率特性
        2.5.3 电感的频率特性
    2.6 印制电路板PCB及电路原理图上的细节处理
        2.6.1 PCB的层数
        2.6.2 PCB的走线
        2.6.3 去耦合
第三章 定时电路中运算放大器的选用
    3.1 电压反馈放大器VFA(voltage feedback amplifier )
        3.1.1 电压反馈放大器的开环响应与闭环响应
        3.1.2 电压反馈放大器的输入和输出阻抗
        3.1.3 电压反馈放大器的稳定性
        3.1.4 容性负载隔离(capacitive-load isolation)
    3.2 电流反馈运算放大器
        3.2.1 电流反馈放大器模型
        3.2.2 闭环增益
        3.2.3 CFA的动态特性及稳定性
    3.3 电压反馈运算放大器与电流反馈运算放大器的比较
        3.3.1 CFA与VFA的精度
        3.3.2 带宽
        3.3.3 稳定性
        3.3.4 阻抗
        3.3.5 方程的比较
第四章 定时电路的仿真及测试
    4.1 定时电路前端电容C_p对电路的影响分析
    4.2 定时电路前端输入电阻R_in对电路的影响分析
    4.3 运算放大器带宽对定时电路的影响分析
    4.4 定时电路对不同宽度脉冲信号的响应
    4.5 两个放大器级联对电路带宽的影响
    4.6 实验测试
第五章 总结与展望
参考文献



本文编号：3930963