一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，包括一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第一四级放大器、第一负载、第二三级放大器、第二四级放大器和第二负载，一级放大器的输出端连接至二级放大器的输入端，二级放大器的输出端分别连接至第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端，第一三级放大器的输出端通过第一四级放大器连接至第一负载的输入端，第二三级放大器的输出端通过第二四级放大器连接至第二负载的输入端。本发明专利技术不但能够满足质谱仪尤其是飞行时间质谱仪读出电子学的时间分辨率，而且每一级放大器都可调放大倍数，将不同微信号以不同放大倍数连续放大，大大提高了仪器灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器
本专利技术涉及一种倍数连续可调放大器，具体是一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器。
技术介绍
质谱法是通过对被测样品离子质荷比的测定进行物质成分和结构分析的一种分析方法，质谱仪是能够实现质谱分析的仪器。质谱仪主要由离子源、质量分析器、检测器和数据采集系统组成。离子源先将待分析的样品电离，然后质量分析器利用不同离子在电场或磁场的运动方式的差异把离子按质荷比的大小分开，检测器将分开的离子信号采集成模拟信号，数据采集系统将离子信号数字化按m/z的大小排列成谱图形式，最后通过对质谱图的分析就可得到样品的性质。组成及结构等信息。质谱仪中的数据采集系统是质谱仪关键部件，它通过对采集的离子信号数字化从而实现对离子强度的表征。但是检测器输出的信号比较微弱，即使经过电子倍增器等器件放大之后，数据采集系统仍然难以检测到离子信号，因此需要对电子倍增器等输出的微信号首先进行放大，然后再通过数据采集系统进行检测。质谱仪尤其是飞行时间质谱仪，数据采集系统的采样间隔一般为纳秒甚至皮秒级，属于超高速数据采集，因此放大器的带宽不能低于300M,即放大器本身的上升时间至少要保持在2.0ns左右。但是现有的放大器有以下不足之处：1、带宽较窄，没有较好的高频特性，无法对微信号进行不失真放大；2、放大倍数固定，对于不同的信号无法调整放大，不能有效提高质谱图信号的信噪比和动态范围；3、功耗较高，不适合用于便携式质谱仪的前置放大；4、抗干扰能力较弱，无法满足质谱仪在复杂电磁环境下的应用。
技术实现思路
为了实现气动增压技术，本专利技术提供了一种高频特性好、增益可调、抗干扰能力强且低功耗的用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，包括一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第一四级放大器、第一负载、第二三级放大器、第二四级放大器和第二负载，所述一级放大器的输出端连接至二级放大器的输入端，所述二级放大器的输出端分别连接至第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端，所述第一三级放大器的输出端通过第一四级放大器连接至第一负载的输入端，所述第二三级放大器的输出端通过第二四级放大器连接至第二负载的输入端。优选地，所述一级放大器包括第一阻抗匹配模块、第二阻抗匹配模块、第一放大模块、第一直流偏置模块和第一限幅保护模块，高频微信号经第一阻抗匹配模块的输入端输入后，依次依次经第一放大模块、第二阻抗匹配模块输出至二级放大器，第一直流偏置模块的输入端与第一直流偏置电源相连，输出端与第一放大模块的第一输入端相连，第一限幅保护模块与第一放大模块相连。优选地，所述二级放大器包括第三阻抗匹配模块、第四阻抗匹配模块、第二放大模块、第二直流偏置模块和第二限幅保护模块，第二阻抗匹配模块的输出端余第三阻抗匹配模块的输入端相连，第三阻抗匹配模块的输出端通过第二放大模块与第四阻抗匹配模块的输入端相连，第四阻抗匹配模块的输出端分别与第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端相连，第二直流偏置模块的输入端与第二直流偏置电源相连，输出端与第二放大模块的第一输入端相连，第二限幅保护模块与第二放大模块相连。优选地，所述二级放大器的输出端通过两路微带巴伦分别与第一三级放大器的输入端、第二三级放大器的输入端相连。优选地，所述一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第二三级放大器、第一四级放大器和第二四级放大器均为MMIC单片微波集成器件。优选地，所述第一三级放大器、第二三级放大器、第一四级放大器和第二四级放大器的结构均与所述一级放大器的结构相同。优选地，所述一级放大器采用MSA-02芯片。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的前置放大器不但能够满足质谱仪尤其是飞行时间质谱仪读出电子学的时间分辨率，而且每一级放大器都可调放大倍数，将不同微信号以不同放大倍数连续放大，由此质谱仪的动态范围由3个数量级提高至6个数量级，大大提高了仪器灵敏度；同时采用巴伦两路输出有效抑制了偶次谐波的产生，从而实现高频、低噪性能。附图说明图1为本专利技术实施例用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器的结构原理框图。图2为本专利技术实施例的操作流程图。图3为本专利技术实施例的放大器的输入和输出阻抗匹配仿真的Smith图。图4为本专利技术实施例中的一级放大器的电路原理图。图5为本专利技术实施例中的飞行时间质谱仪单粒子谱图。图6为应用本专利技术单粒子信号10倍后两路同时输出信号图；图7为应用本专利技术单粒子信号40倍后的一路输出信号图；图8为应用本专利技术单粒子信号100倍后的一路输出信号；图9为本专利技术中1-500倍连续可调放大器电压与增益的对应关系曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，包括一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第一四级放大器、第一负载、第二三级放大器、第二四级放大器和第二负载，所述一级放大器的输出端连接至二级放大器的输入端，所述二级放大器的输出端分别连接至第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端，所述第一三级放大器的输出端通过第一四级放大器连接至第一负载的输入端，所述第二三级放大器的输出端通过第二四级放大器连接至第二负载的输入端。所述一级放大器包括第一阻抗匹配模块、第二阻抗匹配模块、第一放大模块、第一直流偏置模块和第一限幅保护模块，高频微信号经第一阻抗匹配模块的输入端输入后，依次依次经第一放大模块、第二阻抗匹配模块输出至二级放大器，第一直流偏置模块的输入端与第一直流偏置电源相连，输出端与第一放大模块的第一输入端相连，第一限幅保护模块与第一放大模块相连。所述二级放大器包括第三阻抗匹配模块、第四阻抗匹配模块、第二放大模块、第二直流偏置模块和第二限幅保护模块，第二阻抗匹配模块的输出端余第三阻抗匹配模块的输入端相连，第三阻抗匹配模块的输出端通过第二放大模块与第四阻抗匹配模块的输入端相连，第四阻抗匹配模块的输出端分别与第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端相连，第二直流偏置模块的输入端与第二直流偏置电源相连，输出端与第二放大模块的第一输入端相连，第二限幅保护模块与第二放大模块相连。所述二级放大器的输出端通过两路微带巴伦分别与第一三级放大器的输入端、第二三级放大器的输入端相连。所述一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第二三级放大器、第一四级放大器和第二四级放大器均为MMIC单片微波集成器件。所述第一三级放大器、第二三级放大器、第一四级放大器和第二四级放大器的结构均与所述一级放大器的结构相同。所述一级放大器采用MSA-02芯片。所述MSA-02芯片为级联型的50欧姆增益模块，其3db带宽为DC-2.6GHz，1GHz的典型增益是13db，无条件稳定。如图4所示，本专利技术实施例中的一级放大器的原理主要在于利用快速二极管的钳位功能，当输出电压小于二极管的导通电压时，二极管D1截止，二极管D2导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，其特征在于：包括一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第一四级放大器、第一负载、第二三级放大器、第二四级放大器和第二负载，所述一级放大器的输出端连接至二级放大器的输入端，所述二级放大器的输出端分别连接至第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端，所述第一三级放大器的输出端通过第一四级放大器连接至第一负载的输入端，所述第二三级放大器的输出端通过第二四级放大器连接至第二负载的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，其特征在于：包括一级放大器、二级放大器、第一三级放大器、第一四级放大器、第一负载、第二三级放大器、第二四级放大器和第二负载，所述一级放大器的输出端连接至二级放大器的输入端，所述二级放大器的输出端分别连接至第一三级放大器的输入端和第二三级放大器的输入端，所述第一三级放大器的输出端通过第一四级放大器连接至第一负载的输入端，所述第二三级放大器的输出端通过第二四级放大器连接至第二负载的输入端。2.根据权利要求1所述的一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，其特征在于：所述一级放大器包括第一阻抗匹配模块、第二阻抗匹配模块、第一放大模块、第一直流偏置模块和第一限幅保护模块，高频微信号经第一阻抗匹配模块的输入端输入后，依次依次经第一放大模块、第二阻抗匹配模块输出至二级放大器，第一直流偏置模块的输入端与第一直流偏置电源相连，输出端与第一放大模块的第一输入端相连，第一限幅保护模块与第一放大模块相连。3.根据权利要求1所述的一种用于质谱仪的高频微信号倍数连续可调的放大器，其特征在于：所述二级放大器包括第三阻抗匹配模块、第四阻抗匹配模块、第二放大模块、第二直流偏置模块和第二限幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛兵，姜健，于佳佳，胡波，武玉阳，张志华，
申请(专利权)人：上海裕达实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31