远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器制造技术

技术编号:13800660 阅读:77 留言:0更新日期:2016-10-07 06:21
本发明专利技术公开了一种远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,包括多级依次级联的高速集成专用运算放大器,以及供电至每级高速集成专用运算放大器的抗辐射电源模块,多级级联的高速集成专用运算放大器由基线控制电路调节;通过多级高速集成专用运算放大器级联的方式,以及电路的优化实现;在提供高增益的同时通过必要的反馈抑制前置振荡的可能性,提高前置放大器的稳定性;与此同时,多级级联的高速集成专用运算放大器的基线稳定性需要通过基线控制电路调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及前置放大器领域,具体是一种远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器
技术介绍
用于核探测领域的核测量仪器一般由于探测器输出信号比较微弱,都需要通过前置放大器放大后再送给主电子学进行信号处理。在通常情况下,前置放大器设计应该与探测器距离越近越有利于对信号传输过程中引起的噪声进行抑制。但在某些特殊的核测量场合(反应堆核测量、聚变托卡马克核测量等),探测器所在位置的核辐射以及其他辐射(电磁、热辐射)非常强,因此必须将前置放大器远离探测器设计,并且前置放大器需要提供必要的抗辐射能力。目前,国内在高灵敏前置放大器(电流增益106V/A或者电荷增益大于1012V/C)研究和应用领域,前置放大器与探测器的距离一般最长不超过10米,同时前置放大器的抗辐射能力也没有明确的指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,以解决现有技术用于核测量的前置放大器放置在核辐射区内不耐核辐照的问题。为了达到上述目的,本专利技术所采用的技术方案为:远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:包括多级依次级联的高速集成专用运算放大器,以及供电至每级高速集成专用运算放大器的抗辐射电源模块,多级级联的高速集成专用运算放大器由基线控制电路调节;通过多级高速集成专用运算放大器级联的方式,以及电路的优化实现;在提供高增益的同时通过必要的反馈抑制前置振荡的可能性,提高前置放大器的稳定性;与此同时,多级级联的高速集成专用运算放大器的基线稳定性需要通过基线控制电路调节;在此基础上,对前置放大器的布局布线进行了周密设计,增加了放大器通道数的集成度,从而减小抗辐射屏蔽防护体的尺寸。所述的远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:通过基线控制电路设计中特殊的信号匹配方式,控制高速核信号的反射和振荡。同时通过合理的电路积分和微分方式,可以有效的降低线缆上白噪声的贡献。最终达到远前端信号传输的目的。所述的远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:通过抗辐射器件选择和部分核心模块的抗辐射加固,实现前置放大器整体的抗辐射性能提高。本专利技术优点为:1、该前置放大器可以用于具有远前端信号传输能力,可以在距离探测器超过20米的位置进行使用,大大降低了前置放大器受到核、磁和热辐射的可能性;2、该前置放大器采用了抗辐射设计方法使得在反应堆或者托卡马克装置等强核辐射领域,该前置放大器仍然可以正常工作。与传统的前置放大器相比具有了远前端传输和抗辐射的能力。附图说明图1为本专利技术结构框图。图2为本专利技术输入级的电路图。具体实施方式如图1所示,远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:包括多级依次级联的高速集成专用运算放大器,以及供电至每级高速集成专用运算放大器的抗辐射电源模块,多级级联的高速集成专用运算放大器由基线控制电路调节;通过多级高速集成专用运算放大器级联的方式,以及电路的优化实现;在提供高增益的同时通过必要的反馈抑制前置振荡的可能性,提高前置放大器的稳定性;与此同时,多级级联的高速集成专用运算放大器的基线稳定性需要通过基线控制电路调节;在此基础上,对前置放大器的布局布线进行了周密设计,增加了放大器通道数的集成度,从而减小抗辐射屏蔽防护体的尺寸。通过基线控制电路设计中特殊的信号匹配方式,控制高速核信号的反射和振荡。同时通过合理的电路积分和微分方式,可以有效的降低线缆上白噪声的贡献。最终达到远前端信号传输的目的。通过抗辐射器件选择和部分核心模块的抗辐射加固,实现前置放大器整体的抗辐射性能提高。远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器主要通过电路设计实现高速核脉冲信号的远距离传输匹配,其输入级的电路设计原理如图2所示。图2中,第一级放大器U1A的反相输入端通过电阻R3、电容C2、电阻R1接地,同相输入端通过电阻R5接地,电阻R1与电容C2之间引出导线连接电容C1、电阻R4、电容C4后接地,反相输入端与输出端之间连接相互并联的电容C3和电阻R2。考虑到核探测器一般需要加入偏置电压的需求,可通过图2中电容C1、电阻R1、电容C2的特殊匹配方式实现,其中R1约为51欧姆的接地电阻为了实现进行信号终端匹配,需要通过实际对第一级放大器的输入阻抗进行测量后,再对该电阻参数进行微调,使得放大器整体阻抗与传输电缆特征阻抗相同。C1电容为了将高压偏置进行隔离,C2电容为了保证接地电阻不影响放大器输入端的偏置电压设置,最终实现远前端信号传输匹配的同时达到偏置电压不影响信号输入的目的。在抗辐射加固方面,通过抗中子辐射和伽马辐射实验测试得到结论:普通电源芯片的耐辐照等级比集成运放要低一到两个数量级。从提高整体电路的抗辐射性能并弥补抗辐射薄弱环节的设计思路出发,对电源芯片进行抗辐射加固。进过调研和实验测试,最终选用使用ST公司抗辐射电源芯片RHFL4913 和RHFL7913替代普通电源芯片,并对电源芯片通过增加复合屏蔽体的形式进行单独的抗辐射加固,最终达到整体提高前置放大器抗辐射性能的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:包括多级依次级联的高速集成专用运算放大器,以及供电至每级高速集成专用运算放大器的抗辐射电源模块,多级级联的高速集成专用运算放大器由基线控制电路调节;通过多级高速集成专用运算放大器级联的方式,以及电路的优化实现;在提供高增益的同时通过必要的反馈抑制前置振荡的可能性,提高前置放大器的稳定性;与此同时,多级级联的高速集成专用运算放大器的基线稳定性需要通过基线控制电路调节;在此基础上,对前置放大器的布局布线进行了周密设计,增加了放大器通道数的集成度,从而减小抗辐射屏蔽防护体的尺寸。

【技术特征摘要】
1.远前端、高灵敏、抗辐射前置放大器,其特征在于:包括多级依次级联的高速集成专用运算放大器,以及供电至每级高速集成专用运算放大器的抗辐射电源模块,多级级联的高速集成专用运算放大器由基线控制电路调节;通过多级高速集成专用运算放大器级联的方式,以及电路的优化实现;在提供高增益的同时通过必要的反馈抑制前置振荡的可能性,提高前置放大器的稳定性;与此同时,多级级联的高速集成专用运算放大器的基线稳定性需要通过基线控制电路调节;在此基础上,对前置放大器的布局布线进行了...

【专利技术属性】
技术研发人员:曹宏睿赵金龙盛秀丽陈开云陈晔斌胡立群
申请(专利权)人:中国科学院等离子体物理研究所
类型:发明
国别省市:安徽;34

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