Презентация на тему "Лекция №2Схемы связи детекторов с электронными устройствами"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Лекция №2Схемы связи детекторов с электронными устройствами

  НИЯУ МИФИ Специальность:140302 – физика атомного ядра и частиц Специализация: микро- и космофизика Дисциплина: Ядерная электроника Группа T07-07 2012/2013 Кафедра №7 «Экспериментальной ядерной физики и космофизики»

• 
  Слайд 2

  План лекции

  Ядерная электроника. Лекция№2 2/20 - Параметры усилителя - Связь детектора с усилителем - Разновидности усилителей - Виды обратной связи. Отрицательная обратная связь - Операционный усилитель

• 
  Слайд 3

  Выбор параметров усилителя

  Для получения максимальной амплитуды сигнала по напряжению Uвхвходную ёмкость усилителя берут минимальной, а входное сопротивление Rвх подбираютбольше сопротивления нагрузки Rн. В этом случае изменение сопротивления Rвх меньше сказывается на параметры сигнала. U -> max при Свх -> min и Rвх >> Rн Для усиления токового сигнала с детектора необходимо входное сопротивление усилителя меньше сопротивления нагрузки: I -> max при Свх -> min и Rвх

• 
  Слайд 4

  Связь сопротивления нагрузки и усилителем

  Ядерная электроника. Лекция№2 4/20 Связь Rн детектора с усилительным каскадом может быть гальванической и через разделительный конденсатор. В первом случае Rн является элементом усилителя и влияет на режим транзистора. Реализация гальванической связи проще и требует меньше элементов. Она ограничивает выбор Rн в зависимости от режима транзистора и не применима при высоких потенциалах. Гальваническая связь

• 
  Слайд 5
  

  Ядерная электроника. Лекция№2 5/20 Связь через разделительную ёмкость Режим транзистора задаётся резисторами R1и R2. Ёмкость Сс может быть выбрана с большим запасом по напряжению и малым токам утечки.

• 
  Слайд 6

  Выбор емкости свзяиСс

  Ядерная электроника. Лекция№2 6/20 Эквивалентная схема Упрощенная эквивалентная схема связи через разделительную ёмкость является интегрирующей цепочкой. R`н=RнRc/(Rн+Rc)

• 
  Слайд 7

  Усиление сигналов

  Ядерная электроника. Лекция№2 7/20 Основные разновидности усилителей сигналов: - Усилители тока - Усилители напряжения - Усилители временные - Спектрометрические усилители

• 
  Слайд 8

  Усилители напряжения

  Ядерная электроника. Лекция№2 8/20 Усиливает импульсы напряжения, снимаемые с Rн (104-105Ом). Должен обладать большим входным сопротивлением. Если амплитуда сигнала с детектора значительно превышает шумы, не требуя большого усиления, то связь детектора с электроникой можно реализовать с помощью эмиттерного повторителя.

• 
  Слайд 9
  

  Усилители напряжения Ядерная электроника. Лекция№2 9/20 Для передачи импульсов малой амплитуды необходимы усилители с малыми собственными шумами. Для этого хорошо подходят схемы на полевых транзисторах.

• 
  Слайд 10

  Усилитель тока

  Ядерная электроника. Лекция№2 10/20 Используются в быстродействующих схемах для определения временных корреляций или при больших загрузках детектора. Для передачи импульсов используют Rвх

• 
  Слайд 11

  Временные усилители

  Ядерная электроника. Лекция№2 11/20 По назначению усилители делятся на временные и спектрометрические. Временные хорошо передают крутые фронты сигналов, используются для точной временной привязки или при больших загрузках детектора. Имеют широкую полосу пропускания 108-109 Гц. Современные образцы обладают временем нарастания до 0.5 нс.

• 
  Слайд 12

  Спектрометрические усилители

  Ядерная электроника. Лекция№2 12/20 Это линейные усилители, применяемые для прецизионных амплитудных измерений. Типичная нелинейность до 10-4, нестабильность до 10-5. Времена нарастания ~ 1 мкс, средняя частота 105имп/с. Коэффициент усиления 106-107. Как правило, состоят из блоков предварительного и основного усиления. 1- секция 2- регулирующие и формирующие элементы 3- обратная связь

• 
  Слайд 13

  Отрицательная обратная связь

  Ядерная электроника. Лекция№2 13/20 Предварительный усилитель размещают непосредственно у детектора, для минимизации наводок и паразитных ёмкостей. Основной за радиационной защитой ближе к системам управления и ЭВМ. Для получения высокого усиления в каждой из секций используется отрицательная обратная связь, стабилизирующая параметры усилителя. без ОС с ОС

• 
  Слайд 14
  

  Ядерная электроника. Лекция№2 14/20 Для ООС (β

• 
  Слайд 15

  Элементная база усилителей

  Ядерная электроника. Лекция№2 15/20 Секции линейных усилителей выполняются на интегральных микросхемах, часто применяются операционные усилители (OУ). ОУ состоит из нескольких каскадов, соединенных гальванической связью

• 
  Слайд 16

  Операционный усилитель

  Ядерная электроника. Лекция№2 16/20 Операционный усилитель 140УД1 Два дифференцирующих каскада T1,T2 и Т4,Т5 и усилительный каскад Т7. Генератор стабильного тока Т3 и Т8. Согласующий элемент Т6. Коэффициент усиления определяется дифференцирующими каскадами и Т7.

• 
  Слайд 17

  Паралелльная ООС

  Ядерная электроника. Лекция№2 17/20 Отрицательная обратная связь задаётся резисторами R1 и R2 и корректирующей ёмкостью. Uвых = - UвхR1/R2тогда К=R1/R2 На нижних и средних частотах коэффициент усиления секции определяется внешней цепью из R1и R2и обладает высокой стабильностью.

• 
  Слайд 18

  Операционный усилитель

  Ядерная электроника. Лекция№2 18/20 В цифро-аналоговых преобразователях часто ОУ с параллельной ОС используется для суммирования токов. В такой схеме используется один резистор. Входное сопротивление очень мало: Выходное напряжение пропорционально сумме токов в узле О. (Виртуальная земля)

• 
  Слайд 19
  

  Ядерная электроника. Лекция№2 19/20 Если требуется большое входное сопротивление, то применяется ОУ с ОС последовательного типа.

• 
  Слайд 20

  Заключение

  Ядерная электроника. Лекция№2 20/20 Несмотря на обширную элементную базу электроники и широкий выбор усилителей, в экспериментах часто предъявляются особые требования к усилительному каскаду, которые вынуждают использовать специальные схемы (например, гибридные).