前端電子學(xué)是光子-離子符合/反符合測(cè)量的重要組成部分,本文根據(jù)CSRe內(nèi)靶實(shí)驗(yàn)需求,設(shè)計(jì)研發(fā)了一款高集成、低噪聲快前置放大器的定時(shí)探測(cè)器,并進(jìn)行了測(cè)試。本論文研發(fā)的定時(shí)探測(cè)器輸出噪聲低至8.11mVrms,小信號(hào)帶寬約150MHz,增益為50×231V/A,定時(shí)精度為24ps。本論文選擇不受增益帶寬積限制的電流反饋放大器作為前置放大器。針對(duì)定時(shí)電路驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載出現(xiàn)的過(guò)沖、振鈴等問(wèn)題,提出采用容性隔離技術(shù),在不影響電路增益、帶寬的情況下,使電路具有一定的容性負(fù)載能力,提高穩(wěn)定性;通過(guò)構(gòu)建電路模型,從數(shù)學(xué)角度分析了電路不穩(wěn)定的原因,并從理論和實(shí)驗(yàn)上證明了容性負(fù)載隔離技術(shù)可以有效消除容性負(fù)載電路帶來(lái)的增益凸峰及惡化的頻率響應(yīng);應(yīng)用卷積法分析了放大器前端輸入電容對(duì)電路的影響,發(fā)現(xiàn)其不僅影響電路增益,也會(huì)對(duì)電路的帶寬及穩(wěn)定性造成影響;本文還從理論上分析了放大器前端輸入電阻對(duì)電路的影響,發(fā)現(xiàn)大電阻不僅會(huì)降低電路增益誤差,而且不利于信噪比的提高;針對(duì)運(yùn)算放大器兩級(jí)級(jí)聯(lián)的穩(wěn)定性問(wèn)題,本文提出可采用兩種無(wú)源濾波:一階無(wú)源濾波與二階無(wú)源濾波,二階無(wú)源濾波會(huì)使電路出現(xiàn)一定的過(guò)沖及振鈴現(xiàn)象,一階無(wú)源濾波可使電...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
第二章 定時(shí)技術(shù)及定時(shí)電路干擾研究
    2.1 定時(shí)技術(shù)研究
    2.2 前置放大器放大器
        2.2.1 電流靈敏前置放大器(Current-Sensitive Preamplifiers)
        2.2.2 寄生電容前置放大器(Parasitic-Capacitance Preamplifiers)
        2.2.3 電荷靈敏前置放大器(Charge-Sensitive Preamplifiers)
    2.3 電子學(xué)中的噪聲與干擾信號(hào)
        2.3.1 干擾噪聲
        2.3.2 固有噪聲
    2.4 運(yùn)算放大器的噪聲
    2.5 無(wú)源器件的頻率特性
        2.5.1 電阻的頻率特性
        2.5.2 電容的頻率特性
        2.5.3 電感的頻率特性
    2.6 印制電路板PCB及電路原理圖上的細(xì)節(jié)處理
        2.6.1 PCB的層數(shù)
        2.6.2 PCB的走線
        2.6.3 去耦合
第三章 定時(shí)電路中運(yùn)算放大器的選用
    3.1 電壓反饋放大器VFA(voltage feedback amplifier )
        3.1.1 電壓反饋放大器的開(kāi)環(huán)響應(yīng)與閉環(huán)響應(yīng)
        3.1.2 電壓反饋放大器的輸入和輸出阻抗
        3.1.3 電壓反饋放大器的穩(wěn)定性
        3.1.4 容性負(fù)載隔離(capacitive-load isolation)
    3.2 電流反饋運(yùn)算放大器
        3.2.1 電流反饋放大器模型
        3.2.2 閉環(huán)增益
        3.2.3 CFA的動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性
    3.3 電壓反饋運(yùn)算放大器與電流反饋運(yùn)算放大器的比較
        3.3.1 CFA與VFA的精度
        3.3.2 帶寬
        3.3.3 穩(wěn)定性
        3.3.4 阻抗
        3.3.5 方程的比較
第四章 定時(shí)電路的仿真及測(cè)試
    4.1 定時(shí)電路前端電容C_p對(duì)電路的影響分析
    4.2 定時(shí)電路前端輸入電阻R_in對(duì)電路的影響分析
    4.3 運(yùn)算放大器帶寬對(duì)定時(shí)電路的影響分析
    4.4 定時(shí)電路對(duì)不同寬度脈沖信號(hào)的響應(yīng)
    4.5 兩個(gè)放大器級(jí)聯(lián)對(duì)電路帶寬的影響
    4.6 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3930963