核电子学实验系统低噪声放大电路设计

摘 要： 脉冲信号具有微弱性和随机性等特点，易受到外界环境的干扰。本文设计了一种脉冲信号低噪声放大电路，通过电荷灵敏放大器对输入信号进行滤除噪声和初步的放大，再经过由极零相消电路、极性转换电路、可调节放大电路、积分电路和基线恢复电路组成的主放电路对信号进行放大。

关键词：低噪声 脉冲信号 极性转换 积分电路

中图分类号：TN72 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）04-0335-01

一、引言

低噪声放大电路是核电子学实验系统的重要组成部分，其性能直接决定了后期数据采集和处理的准确性[1-3]。放大电路一般电荷灵敏放大器和主放电路组成。电荷灵敏放大器要求具有低噪声、高增益、低输出阻抗、较大的压摆率等性能[4-7]。

主放电路又称线性放大电路主要由极-零相消电路，极性转换电路，可调放大节，积分电路，基线恢复电路组成。线性脉冲放大器的主要任务是对探测器的输出小信号进行线性放大和脉冲成形，以满足后继分析测量电路的需要[8]。

二、电荷灵敏放大电路的设计

电荷放大器主要由一个高增益反向电压放大器和电容负反馈组成。输入端的MOSFET或J-FET提供高绝缘性能，确保极低的电流泄露[9]。

本文所设计的电荷灵敏放大电路如图1所示。C10为电荷灵敏放大模块的核心部件之一，选取容值为0.1uF的高精密校正电容。电容C11将电流信号转化为电压信号，并且起到隔离直流电压的作用。U2在本模块中起到了一个高通滤波的做用。

三、主放电路设计

本次设计的电路原理结构框图。电荷灵敏放大器输出的信号经过微分成形电路后，通过两次积分成形使信号的上升前沿变得缓慢，信号形状基本为准高斯脉冲，基线恢复电路主要是防止在高计数率时基线漂移，这样输出的脉冲信号就为高斯脉冲信号。

积分电路为多级积分成形，其作用是将信号成形为准高斯波形。图3所示为2级有源积分滤波电路，其后再接一级无源积分滤波电路。

四、测试结果

电荷灵敏放大器测试结果如图4所示，通过仿真结果可以看出输出信号为输入信号的1000倍左右，在理论上达到了这个模块的基本要求。

积分电路为多级积分成形，其作用是将信号成形为准高斯波形。实验电路板上有3级积分电路。图5所示为2级有源积分滤波电路，其后再接一级无源积分滤波电路。经过3次积分后可输出准高斯波形脉冲信号。

参考文献

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