数字电流多道的并联型快速电流前放系统技术方案

本发明专利技术属于多道脉冲幅度分析器技术领域，具体涉及数字电流多道的并联型快速电流前放系统，主要由电源部分电路和电流脉冲信号放大电路部分组成；电源部分包括两列对称部分，两列对称部分分别为正电源输入、负电源输入；正电源输入和负电源输入先分别连接π型LC滤波电路，再分别连接电子滤波电路，最后分别连接正电源芯片和负电源芯片，正电源芯片和负电源芯片分别连接运放电源去耦电路，两个运放电源去耦电路分别连接电流脉冲信号放大电路部分。本发明专利技术提供系统中光电转换器件原始快电流信号的无损读出和放大，在超高速电流信号下，信号放大的同时完整保留原始信号的时间特性和幅度特性，为数字电流多道提供测量时间谱的基础。

Digital current multi-channel parallel fast current forward system

The invention belongs to the technical field of multi-channel pulse amplitude analyzer, and specifically relates to a digital multi-channel parallel fast current preamplifier system, which is mainly composed of a power supply part circuit and a current pulse signal amplifier circuit part. The power supply part includes two symmetrical parts, and the two symmetrical parts are positive power input and negative power transmission respectively. The positive power input and the negative power input are connected with the PI-type LC filter circuit and the electronic filter circuit respectively. Finally, the positive power chip and the negative power chip are connected with the decoupling circuit of the op-amp source respectively, and the two Op-Amp source decoupling circuits are connected with the current pulse signal respectively. Amplifying circuit part. The invention provides the nondestructive readout and amplification of the original fast current signal of the photoelectric converter device in the system. Under the ultra-high speed current signal, the time and amplitude characteristics of the original signal are preserved while the signal is amplified, which provides the basis for measuring the time spectrum of the digital current multi-channel.

【技术实现步骤摘要】
数字电流多道的并联型快速电流前放系统
本专利技术属于多道脉冲幅度分析器
，具体涉及数字电流多道的并联型快速电流前放系统。
技术介绍
多道脉冲幅度分析器是核能谱测量和核辐射场测量中最常用的仪器。近年来得益于大规模集成电路和可硬件编程数字器件的飞速发展，多道脉冲幅度分析器也由传统模拟脉冲幅度分析器发展到了性能更强，功能更丰富的数字多道脉冲幅度分析器。相比于传统模拟多道脉冲幅度分析器，数字多道脉冲幅度分析器具有滤波成型能力强的特点，它可以根据实际测量中噪声的特性合成最佳滤波器提高信噪比。数字多道脉冲幅度分析器的处理速度更快，抗堆积能力更强，脉冲通过率更高。数字多道脉冲幅度分析器算法灵活，能实现诸如脉冲堆积剥离等传统模拟多道无法实现的功能。数字多道脉冲幅度分析器硬件可编程，极大的方便了系统的升级和维护。在核辐射测量领域，有时不仅需要对信息的幅度进行分析还需要对信息的时间进行分析。结合数字多道脉冲幅度分析器的特点又提出了能同时测量核辐射的时间谱和幅度谱的数字电流多道分析器。但传统前置放大电路在信号放大过程中难以同时保留完整的时间信息和脉冲幅度信息。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术公布了数字电流多道的并联型快速电流前放系统，使用该方案结合数字电流多道分析器可用于电流输出型核辐射探测器的时间谱和幅度谱双谱同时测量。具体技术方案为：数字电流多道的并联型快速电流前放系统，主要由电源部分电路和电流脉冲信号放大电路部分组成；所述的电源部分包括两列对称部分，两列对称部分分别为正电源输入、负电源输入；所述的正电源输入和负电源输入先分别连接π型LC滤波电路，再分别连接电子滤波电路，最后分别连接正电源芯片和负电源芯片，所述的正电源芯片和负电源芯片分别连接运放电源去耦电路，两个运放电源去耦电路分别连接电流脉冲信号放大电路部分；探测器的微弱电流信号经阻抗匹配的同轴电缆连接电流脉冲信号放大电路部分的信号输入端，电流脉冲信号放大电路部分的信号输出端连接同轴电缆输出。进一步的，所述的电流脉冲信号放大电路部分主要包括第一级快速集成运放A1和第二级快速集成运放A2级联组成；第一级快速集成运放A1为输入偏置电流极小的FET输入型运算放大器，第二级快速集成运放A2为超高速电流反馈型运算放大器来提高整个前放的负载驱动能力；第二级快速集成运放A2与电阻R4、电阻R5共同组成了第二级同相比例运算放大电路，用来进一步放大第一级快速集成运放A1的输出信号；第一级快速集成运放A1和第二级快速集成运放A2级还分别连接整体反馈回路，整体反馈回路由电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1共同组成。进一步的，所述的电源部分电路的正电源和负电源的电源入口处分别设磁珠FB1、磁珠FB2；电容C2、电感L1、电容C4和电容C3、电感L2、电容C5分别组成π型LC滤波电路；电阻R7、电容C6、晶体管Q1、二极管D1和电阻R8、电容C7、晶体管Q2、二极管D2分别组成电子滤波电路；电容C8、正电源芯片IC1、电容C10和电容C9、负电源芯片IC2、电容C11分别组成运放电源去耦电路。本专利技术提供的数字电流多道的并联型快速电流前放系统，具有的技术效果有：1、数字电流多道测量系统中光电转换器件原始快电流信号的无损读出和放大。2、在超高速电流信号下，信号放大的同时完整保留原始信号的时间特性和幅度特性，为数字电流多道提供测量时间谱的基础。3、超高速复合电流前放有大电流低噪声稳压电源设计。附图说明图1是本专利技术数字电流多道的并联型快速前放总体设计图；图2是本专利技术电流脉冲信号放大电路部分电路图；图3是本专利技术电源部分电路设计图。具体实施方式结合附图说明本专利技术的具体技术方案。(1)系统总体设计图1所示为数字电流多道的并联型快速前放总体设计图。该系统主要由虚线框外的电源部分电路和虚线框内的电流脉冲信号放大电路部分组成。所述的电源部分包括两列对称部分，两列对称部分分别为正电源输入、负电源输入；所述的正电源输入和负电源输入先分别连接π型LC滤波电路，再分别连接电子滤波电路，最后分别连接正电源芯片和负电源芯片，所述的正电源芯片和负电源芯片分别连接运放电源去耦电路，两个运放电源去耦电路分别连接电流脉冲信号放大电路部分；探测器的微弱电流信号经阻抗匹配的同轴电缆连接电流脉冲信号放大电路部分的信号输入端，电流脉冲信号放大电路部分的信号输出端连接同轴电缆输出。电源部分为两列对称设计，正负双电源输入。正电源输入和负电源输入先分别经过π型LC滤波电路一次滤波，再分别经过电子滤波电路二次滤波，最后分别进入正电源芯片和负电源芯片第三次滤波。电源最终进入运放芯片前，在离芯片尽可能近的地方设计了运放电源去耦电路，这将有助于提高整个前放系统的稳定性并降低系统噪声。探测器的微弱电流信号经阻抗匹配的同轴电缆由“信号输入端”进入前放，经过高速电流前放电流脉冲信号放大部分对信号进行无损放大后由“信号输出”端通过同轴电缆输出。(2)电流脉冲信号放大电路设计图2所示为数字电流多道的并联型快速前放电流脉冲信号放大部分电路图。所述的电流脉冲信号放大电路部分主要包括第一级快速集成运放A1和第二级快速集成运放A2级联组成；第一级快速集成运放A1为输入偏置电流极小的FET输入型运算放大器，第二级快速集成运放A2为超高速电流反馈型运算放大器来提高整个前放的负载驱动能力；第二级快速集成运放A2与电阻R4、电阻R5共同组成了第二级同相比例运算放大电路，用来进一步放大第一级快速集成运放A1的输出信号；第一级快速集成运放A1和第二级快速集成运放A2级还分别连接整体反馈回路，整体反馈回路由电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1共同组成。该部分主要由快速集成运放A1和A2级联组成。由于将要测量的信号可能只有nA级，因此第一级快速集成运放A1使用了输入偏置电流极小的FET输入型运算放大器，第二级快速集成运放A2采用了超高速电流反馈型运算放大器来提高整个前放的负载驱动能力。第二级快速集成运放A2的存在很大程度上解决了第一级快速集成运放A1在输出信号幅度过大时带宽严重下降的问题。输入运算放大器A1使用ADA4817-1，它具有最高1050MHz的-3dB带宽，低至2pA输入偏置电流的FET型输入结构和40mA的输出驱动能力。第二级运算放大器A2使用电流反馈型运算放大器AD8009,它拥有最高1000MHz的-3dB带宽和5500V/uS的压摆率，输出电流高达175mA。电流脉冲信号放大部分其他元件参数如下：R2＝10Ω、R3＝200Ω、R4＝250Ω、R5＝100Ω、C1＝100uF，R1可根据实际放大倍数需求灵活调整。(3)电源部分电路设计图3为数字电流多道的并联型快速前放电源部分电路设计图。因为该前放电路设计中电流放大部分分别使用了极高带宽ADA4817-1和超高压摆率的AD8009集成运放，电源的优劣将直接影响到放大电路的噪声和稳定性，因此必须要设计一个大电流低噪声的电源为放大器提供充足的能量。为此，而专门设计了如图3所示的复合电流前放电源电路。所述的电源部分电路的正电源和负电源的电源入口处分别设磁珠FB1、磁珠FB2；电容C2、电感L1、电容C4和电容C3、电感L2、电容C5分别组成π型LC滤波电路；电阻R7、电容C6、晶体管Q1、二极管D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.数字电流多道的并联型快速电流前放系统，其特征在于，主要由电源部分电路和电流脉冲信号放大电路部分组成；所述的电源部分包括两列对称部分，两列对称部分分别为正电源输入、负电源输入；所述的正电源输入和负电源输入先分别连接π型LC滤波电路，再分别连接电子滤波电路，最后分别连接正电源芯片和负电源芯片，所述的正电源芯片和负电源芯片分别连接运放电源去耦电路，两个运放电源去耦电路分别连接电流脉冲信号放大电路部分；探测器的微弱电流信号经阻抗匹配的同轴电缆连接电流脉冲信号放大电路部分的信号输入端，电流脉冲信号放大电路部分的信号输出端连接同轴电缆输出。

【技术特征摘要】
1.数字电流多道的并联型快速电流前放系统，其特征在于，主要由电源部分电路和电流脉冲信号放大电路部分组成；所述的电源部分包括两列对称部分，两列对称部分分别为正电源输入、负电源输入；所述的正电源输入和负电源输入先分别连接π型LC滤波电路，再分别连接电子滤波电路，最后分别连接正电源芯片和负电源芯片，所述的正电源芯片和负电源芯片分别连接运放电源去耦电路，两个运放电源去耦电路分别连接电流脉冲信号放大电路部分；探测器的微弱电流信号经阻抗匹配的同轴电缆连接电流脉冲信号放大电路部分的信号输入端，电流脉冲信号放大电路部分的信号输出端连接同轴电缆输出。2.根据权利要求1所述的数字电流多道的并联型快速电流前放系统，其特征在于，所述的电流脉冲信号放大电路部分主要包括第一级快速集成运放A1和第二级快速集成运放A2级联组成；第一级快速集成运放A1为输入偏置电流极小的FET输入型运算放大器，第二级快速集成运放A2为超高速电流反馈型运算放大器来提高整个前放的负载驱动能力；第二级快速集成运放A2与电阻R4、电阻R5共同组成了第二级同相比例运算放大电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾国强，顾民，杨小峰，胡传皓，卿松，龚迪琛，葛良全，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51