前端電子學是光子-離子符合/反符合測量的重要組成部分,本文根據(jù)CSRe內(nèi)靶實驗需求,設計研發(fā)了一款高集成、低噪聲快前置放大器的定時探測器,并進行了測試。本論文研發(fā)的定時探測器輸出噪聲低至8.11mVrms,小信號帶寬約150MHz,增益為50×231V/A,定時精度為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。針對定時電路驅(qū)動容性負載出現(xiàn)的過沖、振鈴等問題,提出采用容性隔離技術,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載能力,提高穩(wěn)定性;通過構建電路模型,從數(shù)學角度分析了電路不穩(wěn)定的原因,并從理論和實驗上證明了容性負載隔離技術可以有效消除容性負載電路帶來的增益凸峰及惡化的頻率響應;應用卷積法分析了放大器前端輸入電容對電路的影響,發(fā)現(xiàn)其不僅影響電路增益,也會對電路的帶寬及穩(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電路的影響,發(fā)現(xiàn)大電阻不僅會降低電路增益誤差,而且不利于信噪比的提高;針對運算放大器兩級級聯(lián)的穩(wěn)定性問題,本文提出可采用兩種無源濾波:一階無源濾波與二階無源濾波,二階無源濾波會使電路出現(xiàn)一定的過沖及振鈴現(xiàn)象,一階無源濾波可使電...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
第二章 定時技術及定時電路干擾研究
    2.1 定時技術研究
    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 電子學中的噪聲與干擾信號
        2.3.1 干擾噪聲
        2.3.2 固有噪聲
    2.4 運算放大器的噪聲
    2.5 無源器件的頻率特性
        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 定時電路中運算放大器的選用
    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環(huán)響應與閉環(huán)響應
        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 容性負載隔離(capacitive-load isolation)
    3.2 電流反饋運算放大器
        3.2.1 電流反饋放大器模型
        3.2.2 閉環(huán)增益
        3.2.3 CFA的動態(tài)特性及穩(wěn)定性
    3.3 電壓反饋運算放大器與電流反饋運算放大器的比較
        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 定時電路的仿真及測試
    4.1 定時電路前端電容C_p對電路的影響分析
    4.2 定時電路前端輸入電阻R_in對電路的影響分析
    4.3 運算放大器帶寬對定時電路的影響分析
    4.4 定時電路對不同寬度脈沖信號的響應
    4.5 兩個放大器級聯(lián)對電路帶寬的影響
    4.6 實驗測試
第五章 總結與展望
參考文獻



本文編號：3930963