一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路制造技术

一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，包括采样保持级、跟随输出级、补偿级以及控制级，所述采样保持级包括采样运算跨导放大器、肖特基二极管D1、采样保持电容Ch以及模拟开关Sh，所述跟随输出级包括三极管，所述补偿级包括电流反馈型运算放大器与补偿电容Cc，所述控制级包括单片机处理器与反馈二极管D2。本发明专利技术采用补偿网络修正了峰值保持，消除了几百mV的误差，在纳秒级的窄脉冲峰值保持中，消除二极管结电容带来的采样误差，提高了峰值保持电路的准确度，尤其对幅度较小的脉冲信号，本发明专利技术采样保持电容Ch充电快，有效保证了带宽，同时降低了输出信号的过冲；同时采用宽带的电流反馈式运算放大器输出补偿信号，也有效保证了带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路
本专利技术涉及单光子探测
，特别涉及一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路。
技术介绍
在核与高能物理领域，获取探测器输出信号的时间与幅度信息，有着很广泛的需求。连接在探测器的快前置放大器的输出，通常是幅度随机，上升沿可低至十几纳秒甚至几纳秒的高速脉冲信号，直接采用纳秒级的窄脉冲峰值保持电路，探测脉冲峰值，并保持一定的时间供后续电路采集，可以有效降低读出电路的系统复杂度然而，现有的峰值保持电路，带宽不够高，为提高带宽，满足信号跟踪速度要求，采样保持电容Ch容值需小至几pF。峰值保持电路中二极管的结电容也在几pF量级，当脉冲信号达峰后，二极管反向截止，二极管对结电容进行充电，从而导致采样保持电容Ch的电荷变化，引起信号误差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，以消除二极管结电容带来的采样误差，使电压信号保持后提高了峰值保持电路的准确度。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，包括采样保持级、跟随输出级、补偿级以及控制级，所述采样保持级包括采样运算跨导放大器、肖特基二极管D1、采样保持电容Ch以及模拟开关Sh，所述采样运算跨导放大器的输出端连接肖特基二极管D1的阳极，所述肖特基二极管D1的阴极连接采样保持电容Ch后接地，所述采样保持电容Ch与模拟开关Sh并联，所述采样运算跨导放大器的同相输入端通过匹配电阻接信号输入端，所述跟随输出级包括三极管，所述三极管的基极通过串联电阻接采样保持电容Ch，三极管的集电极接地，三极管的发射极通过串联匹配电阻输出信号，跟随输出级的反馈回路由发射极引出至采样运算跨导放大器的反相输入端，所述补偿级包括电流反馈型运算放大器与补偿电容Cc，所述电流反馈型运算放大器的同相输入端接地，反相端通过电阻Rg与肖特基二极管D1的阳极相连，反相端还通过反馈电阻Rf与其输出端相连，其输出端通过补偿电容Cc连接采样保持电容Ch，所述控制级包括单片机处理器与反馈二极管D2，所述反馈二极管D2的阴极连接采样运算跨导放大器的输出端，阳极连接采样运算跨导放大器的反相输入端，所述反馈二极管D2的阳极以及模拟开关Sh均连接单片机处理器。优选地，所述电阻Rg为可调电阻。优选地，所述采样运算跨导放大器采用型号为OPA615放大器。优选地，所肖特基二极管D1采用型号为MA2C700的二极管优选地，所述模拟开关Sh采用的型号为SD5400。优选地，所述电流反馈型运算放大器采用的型号为OPA695。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术的采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，采用补偿网络修正了峰值保持，消除了几百mV的误差，在纳秒级的窄脉冲峰值保持中，消除二极管结电容带来的采样误差，提高了峰值保持电路的准确度，尤其对幅度较小的脉冲信号，本专利技术采用了采样运算跨导放大器，其为电流输出，对采样保持电容Ch充电快，有效保证了带宽，同时降低了输出信号的过冲；同时采用宽带的电流反馈式运算放大器输出补偿信号，也有效保证了带宽。附图说明图1为本专利技术采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路的电路图；图2为图1中各个标识点的信号输出波形图。图中：采样运算跨导放大器1，肖特基二极管D12，保持电容Ch3，模拟开关Sh4，三极管5，反馈型运算放大器6，补偿电容Cc7，单片机处理器8，反馈二极管D29。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术进行清楚、完整地描述。如图1所示，一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，包括采样保持级、跟随输出级、补偿级以及控制级，所述采样保持级包括采样运算跨导放大器1、肖特基二极管D12、采样保持电容Ch3以及模拟开关Sh4，所述采样运算跨导放大器1的输出端连接肖特基二极管D12的阳极，所述肖特基二极管D12的阴极连接采样保持电容Ch3后接地，所述采样保持电容Ch3与模拟开关Sh4并联，所述采样运算跨导放大器1的同相输入端通过匹配电阻R1接信号输入端，所述采样运算跨导放大器1具有高带宽、高输出阻抗和高跨导特性，如OPA615，其内部的采样运算跨导放大器带宽为710MHz，输出阻抗大于1M欧姆，跨导为20mA/V。所述肖特基二极管D12具有低结电容和低反向恢复时间，如MA2C700，结电容为1.3pF，反向恢复时间为1ns，所述采样保持电容Ch3极间绝缘电阻极高，如聚乙烯电容。所述跟随输出级包括三极管5，所述三极管5的基极通过串联电阻R2接采样保持电容Ch3，三极管5的集电极接地，三极管5的发射极通过串联匹配电阻R3输出信号，跟随输出级的反馈回路由发射极引出至采样运算跨导放大器1的反相输入端，所述跟随输出级为射极跟随电路，所述三极管5可由运算跨导放大器等效实现，所述补偿级包括电流反馈型运算放大器6与补偿电容Cc7，所述电流反馈型运算放大器6的同相输入端接地，反相端通过电阻Rg与肖特基二极管D12的阳极相连，反相端还通过反馈电阻Rf与其输出端相连，其输出端通过补偿电容Cc7连接采样保持电容Ch3，所述反馈型运算放大器6由高带宽电流反馈式运算放大器实现，如OPA695，所述反馈电阻Rg为可调电阻，所述控制级包括单片机处理器8与反馈二极管D29，所述反馈二极管D29的阴极连接采样运算跨导放大器1的输出端，阳极连接采样运算跨导放大器1的反相输入端，所述反馈二极管D29的阳极以及模拟开关Sh4均连接单片机处理器8。工作原理：在窄脉冲上升阶段，采样运算跨导放大器1反相端电压，即跟随输出级反馈电压，低于同相端输入电压，采样运算跨导放大器1输出正向电流，肖特基二极管D12正向导通，肖特基二极管D12反向截止，采样保持电容Ch3充电，输出信号Vout跟随输入信号Vin，跟踪速率最大可达于5V/ns。在窄脉冲下降阶段，输入信号低于采样保持电容Ch3电压，采样运算跨导放大器1输出反向电流，肖特基二极管D12反向截止，反馈二极管D29正向导通，电路进入保持状态，输入信号峰值被采样保持电容Ch3电压保持。在峰值保持阶段，反馈二极管D29正向导通，发出保持开始信号(hold)，单片机处理器8在保证后端电路采样需求下，经过一定时间后，发出清零信号(clear)，通过模拟开关Sh4对采样保持电容Ch3放电，电路重新进入跟踪状态。由于肖特基二极管D12两端的电压变化，采样保持电容Ch3对其的结电容进行充电，导致输出信号Vout下降。肖特基二极管D12阳极的电压Va，通过补偿级反相放大后，通过补偿电容Cc7，将电荷注入采样保持电容Ch3，输出信号Vout上升，并与输入信号Vin峰值相等。如图2所示，为保持电路中各个点输出波形图，其中,信号a为输入窄脉冲信号(Vin)，信号b为输出峰值保持信号(Vout)，信号c为补偿网络信号(Vc)，信号d为二极管阳极信号(Va)。综合本专利技术的电路结构与工作原理可知，本专利技术采用补偿网络修正了峰值保持，消除了几百mV的误差，在纳秒级的窄脉冲峰值保持中，消除二极管结电容带来的采样误差，提高了峰值保持电路的准确度，尤其对幅度较小的脉冲信号，本专利技术采用了采样运算跨导放大器，其为电流输出，对采样保持电容Ch充电快，有效保证了带宽，同时降低了输出信号的过冲；同时采用宽带的电流反馈式运算放大器输出补偿信号，也有效保证了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，其特征在于，包括采样保持级、跟随输出级、补偿级以及控制级，所述采样保持级包括采样运算跨导放大器、肖特基二极管D1、采样保持电容Ch以及模拟开关Sh，所述采样运算跨导放大器的输出端连接肖特基二极管D1的阳极，所述肖特基二极管D1的阴极连接采样保持电容Ch后接地，所述采样保持电容Ch与模拟开关Sh并联，所述采样运算跨导放大器的同相输入端通过匹配电阻接信号输入端，所述跟随输出级包括三极管，所述三极管的基极通过串联电阻接采样保持电容Ch，三极管的集电极接地，三极管的发射极通过串联匹配电阻输出信号，跟随输出级的反馈回路由发射极引出至采样运算跨导放大器的反相输入端，所述补偿级包括电流反馈型运算放大器与补偿电容Cc，所述电流反馈型运算放大器的同相输入端接地，反相端通过电阻Rg与肖特基二极管D1的阳极相连，反相端还通过反馈电阻Rf与其输出端相连，其输出端通过补偿电容Cc连接采样保持电容Ch，所述控制级包括单片机处理器与反馈二极管D2，所述反馈二极管D2的阴极连接采样运算跨导放大器的输出端，阳极连接采样运算跨导放大器的反相输入端，所述反馈二极管D2的阳极以及模拟开关Sh均连接单片机处理器。...

【技术特征摘要】
1.一种采用补偿网络的窄脉冲峰值保持电路，其特征在于，包括采样保持级、跟随输出级、补偿级以及控制级，所述采样保持级包括采样运算跨导放大器、肖特基二极管D1、采样保持电容Ch以及模拟开关Sh，所述采样运算跨导放大器的输出端连接肖特基二极管D1的阳极，所述肖特基二极管D1的阴极连接采样保持电容Ch后接地，所述采样保持电容Ch与模拟开关Sh并联，所述采样运算跨导放大器的同相输入端通过匹配电阻接信号输入端，所述跟随输出级包括三极管，所述三极管的基极通过串联电阻接采样保持电容Ch，三极管的集电极接地，三极管的发射极通过串联匹配电阻输出信号，跟随输出级的反馈回路由发射极引出至采样运算跨导放大器的反相输入端，所述补偿级包括电流反馈型运算放大器与补偿电容Cc，所述电流反馈型运算放大器的同相输入端接地，反相端通过电阻Rg与肖特基二极管D1的阳极相连，反相端还通过反馈电阻Rf与其输出端相连，其输出端通过补偿电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝阳，
申请(专利权)人：浙江九州量子信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33