1、第二章 前置放大器,1.概述 2.电荷灵敏前置放大器 3 电压灵敏前置放大器 4 电流灵敏前置放大器,一.前置放大器的作用 前置放大器（预放大器、前放）放在探测器附近，输出经高频电缆与主放大器相连。 1.提高系统的信噪比图2.1.1 （前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减小,提高了信噪比） 2.减少外界干扰的相对影响图2.1.2 (信号经前放初步放大.) 3.合理布局,便于调节与使用 (前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数) 4.实现阻抗转换和匹配 (前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗),1. 概述,二、前置放大器的分类,按探测器输出信号成形方式的特点分类: 电压灵敏前置放大器、电荷灵
2、敏前置放大器、电流灵敏前置放大器,1.电压前放,2.电荷前放,2.电流前放,2. 电荷灵敏前放,1.变换增益 输出增益稳定、噪声低、性能良好,一、电荷前放的主要特性,2.输出稳定性,令 F= Cf /(Ci +Cf)Cf/Ci 若 A01，A0 F1。,A0 F足够大时，稳定。,3输出噪声（能量噪声半宽度） 例：能量噪声半宽度 FWHM (Ge)=1KeV+0.03KeV/PF （无电容时等效噪声能量半宽度, 噪声斜率） 4上升时间（tr）:输入阶跃信号时，输出信号脉冲前沿上升时间（10%-90% VOM时间）, 。 前放输入冲击电流Q(t) ，输出电压的上升时间。101ns级 tr 的不稳定
3、 输出电压幅度改变 能量分辨降低 5计数率效应： 堆积，输出动态范围，最高计数率问题。 图2.2.2 图2.2.3,三电荷灵敏前放噪声分析和抑制措施,1前放串联噪声和并联噪声 噪声源：探测器漏电流ID噪声、电阻RD热噪声、场效应管栅极电流Ig噪声、场效应管沟道热噪声、场效应管闪烁噪声、反馈电阻热噪声。,（1）并联电流噪声源 （2）串联电压噪声源,2. a噪声和b噪声和c噪声（频率的依赖关系）,a噪声与2成正比的并联电流噪声；,b噪声与无关的输入并联电流噪声,c噪声与成正比的输入并联电流噪声,输入端总的并联电流噪声,等效输出端总电压噪声,3.降低前放噪声的措施,(1)输入级采用低噪器件 场效应管
4、优于晶体管，大量低噪声的管子里选跨导大而噪声更小的器件。 (2) 低温运用 温度低时可减小a噪声和b噪声,而且使跨导增大。 (3)减小冷电容C (4)选用低噪声反馈电阻Rf和探测器负载电阻RD真空兆欧合成膜电阻或金属膜电阻，,五、电荷灵敏前放噪声的实验测量,1.根据噪声对信号幅度谱的展宽测量噪声,2.用示波器宽频带电压表测量噪声,3. 电压灵敏前放,4. 电流灵敏前放,电荷前放 电压前放,电流前放：电流响应快，称为快前放。 电流信号直接放大，输出电压或电流幅度与输入电流成正比。,特点： （1）可获得精确的时间信息，用作定时测量；亦可由电流波形作粒子鉴别 （2）可远距离传输信息，低输入阻抗与高频电缆的特性阻抗相匹配。 （3）输出脉冲的上升时间和宽度都较窄，有利于高计数测量，便于采用选通技术，适合于高本底环境中作测量。,
