【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核辐射探测，具体涉及到一种基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电路及放大方法。
技术介绍
1、4h-碳化硅pin探测器的平均电离能高，输出信号微弱，收集到的电荷量少，导致探测器输出信号非常容易受分布电容影响，无法对其直接准确测量，故需要采用电子学的方法设计电流型前端电路对微弱的探测器输出信号进行放大处理。现有技术中，在中、高中子注量率情况下，脉冲测量系统会由于信号堆积导致测量失效，使之无法满足在中子的中高注量率场景下的探测需求。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电路及放大方法，本专利技术创新性地设计了用于中子的中高注量率场景下4h-碳化硅pin双探测器的积分电流型前端电路，克服脉冲计数法在高注量率下前端电路输出信号堆积所导致的失效问题。
2、为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电路及放大方法，包括第一级积分型前置放大电路、第二级mfb型低通滤波放大电路以及第三级sallen-key型低通滤波放大电路。第一级积分型前置放大电路将4h-碳化硅pin双探测器产生的电流信号积分得到幅值大小正比于输入电荷的电压信号，该电压为负电压，第二级mfb型低通滤波放大电路将第一级积分型前置放大电路输出的电压信号进行反向放大和滤波，第三级sallen-key型低通滤波放大电路将第二级mfb型低通滤波
4、所述第一级积分型前置放大电路由第一运算放大器(ic1)、第一电容(c1)和第一电阻(r1)组成；第一电容(c1)和第一电阻(r1)并联，一端连接第一运算放大器(ic1)的-in引脚，另一端连接第一运算放大器(ic1)的out引脚，第一运算放大器(ic1)的+in引脚接地，-in引脚接入探测器输入电流信号。
5、第二级mfb型低通滤波放大电路由第二运算放大器(ic2)、第二电容(c2)、第三电容(c3)、第二电阻(r2)、第三电阻(r3)和第四电阻(r4)组成；第二电容(c2)一端接地，另一端与第二电阻(r2)、第三电阻(r3)和第四电阻(r4)相连；第三电容(c3)一端与第二运算放大器(ic2)的-in引脚和第四电阻(r4)相连，另一端与第二运算放大器(ic2)的out引脚和第三电阻(r3)相连；第二电阻(r2)一端与第一运算放大器(ic1)的out引脚相连，另一端与第二电容(c2)、第三电阻(r3)和第四电阻(r4)相连；第三电阻(r3)一端与第二电容(c2)、第二电阻(r2)和第四电阻(r4)相连，另一端与第二运算放大器(ic2)的out引脚和第三电容(c3)相连；第四电阻(r4)一端与第二电容(c2)、第二电阻(r2)和第三电阻(r3)相连，另一端与第二运算放大器(ic2)的-in引脚和第三电容(c3)相连；第二运算放大器(ic2)的+in引脚接地。
6、第三级sallen-key型低通滤波放大电路作为前端电路的输出级，由第三运算放大器(ic3)、第四电容(c4)、第五电容(c5)、第五电阻(r5)、第六电阻(r6)、第七电阻(r7)和第八电阻(r8)组成；第四电容(c4)一端接地，另一端与第三运算放大器(ic3)的+in引脚和第六电阻(r6)相连；第五电容(c5)一端与第五电阻(r5)和第六电阻(r6)相连，另一端与第三运算放大器(ic3)的out引脚和第八电阻(r8)相连；第五电阻(r5)一端与第二运算放大器(ic2)的out引脚相连，另一端与第五电容(c5)和第六电阻(r6)相连；第六电阻(r6)一端与第五电容(c5)和第五电阻(r5)相连，另一端与第三运算放大器(ic3)的+in引脚和第四电容(c4)相连；第七电阻(r7)一端与第三运算放大器(ic3)的-in引脚和第八电阻(r8)相连，另一端接地；第八电阻(r8)一端与第三运算放大器(ic3)的-in引脚和第七电阻(r7)相连，另一端与第三运算放大器(ic3)的out引脚和第五电容(c5)相连。
7、所述的对4h-碳化硅pin双探测器输出信号放大的积分电流型前端电路的放大方法，其特征在于：包含以下步骤：
8、步骤1：4h-碳化硅pin双探测器将中子信号转换为电流信号，传输至第一级积分型前置放大电路的iin端子，通过第一电容(c1)积分，第一运算放大器(ic1)将信号反向放大，转换得到幅值大小正比于输入电荷的反向电压信号并输出到第二级mfb低通滤波器，该反向电压信号随入射到4h-碳化硅pin双探测器的快中子注量率增大而增大，并联第一电阻(r1)限制低频信号增益；
9、步骤2：第二级mfb型低通滤波放大电路通过设定第三电阻(r3)和第二电阻(r2)的比值来设置mfb型低通滤波电路中频信号增益am，使其中频信号增益am满足滤波电路为巴特沃斯响应，本电路中频信号增益am为-3；通过设定第二电容(c2)、第三电容(c3)、第三电阻(r3)和第四电阻(r4)的大小确定mfb型低通滤波电路品质因子q，使其品质因子将第一级积分型前置放大电路输出的反向电压信号进行反向放大和滤波，输入到第三级sallen-key型低通滤波器；
10、步骤3：第三级sallen-key型低通滤波放大电路通过设定第七电阻(r7)和第八电阻(r8)的比值确定sallen-key型低通滤波电路的中频信号增益am，使其中频信号增益am满足滤波电路为巴特沃斯响应，本电路中频信号增益am为3，通过设定第四电容(c4)、第五电容(c5)、第五电阻(r5)和第六电阻(r6)的大小来确定sallen-key型低通滤波电路品质因子q，使其品质因子通过第三运算放大器(ic3)对电压信号进行滤波并再次正向发大，作为输出端输出信号。
11、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
12、本专利技术的积分电流型前端电路由积分型前置放大电路、一级mfb型低通滤波放大电路和一级sallen-key型低通滤波放大电路构成。4h-碳化硅pin双探测器输出的电流值与入射快中子注量率成正比，本专利技术的前端电路实现了在高注量率场景下将该积分电流转换为直流电压信号并进行放大的功能，该电压信号随入射到探测器的快中子注量率增大而增大，能够在中、高中子注量率情况下，减少测量系统由于信号堆积导致测量失效的情况，输出线性不失真的信号，满足在中子的中高注量率场景下的探测需求，从而实现快中子注量率测量。本专利技术结构简单，易于实现，可为相关技术的发展提供一定参考价值。
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1.一种基于积分电流法的4H-碳化硅PIN双探测器前端电路，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于积分电流法的4H-碳化硅PIN双探测器前端电路，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于积分电流法的4H-碳化硅PIN双探测器前端电路，其特征在于：
4.如权利要求1所述的基于积分电流法的4H-碳化硅PIN双探测器前端电路，其特征在于：
5.权利要求1至4任一项所述的基于积分电流法的4H-碳化硅PIN双探测器前端电路的电压信号放大方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电路，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电路，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于积分电流法的4h-碳化硅pin双探测器前端电...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘书焕，孙云峰，马勇，孟凡钧，王炫，朱世杰，李浩迪，邢天，黄有骏，张锡民，王超，周俊烨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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