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基于金刚石探测器的低噪声高增益电荷灵敏放大器研制
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作者 王民川 朱志甫 +4 位作者 黄河 邹继军 邢宗强 方波 陈少佳 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第3期388-396,共9页
金刚石探测器在核辐射探测中具有广阔的应用。本文基于电荷灵敏放大器的基本原理,采用共源极放大器和差分放大器的组合方式,设计了一种基于金刚石探测器的低噪声高增益电荷灵敏放大器。实验结果显示,本底等效噪声电荷为168 e^(-),能谱... 金刚石探测器在核辐射探测中具有广阔的应用。本文基于电荷灵敏放大器的基本原理,采用共源极放大器和差分放大器的组合方式,设计了一种基于金刚石探测器的低噪声高增益电荷灵敏放大器。实验结果显示,本底等效噪声电荷为168 e^(-),能谱分辨率和电荷收集效率分别为2.63%和86%。所有指标均达到了设计要求。该放大器有望在金刚石探测器的能谱分析、位置分辨和束流监测等领域得到应用。 展开更多
关键词 金刚石 噪声 高增益 电荷灵敏放大器
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基于同轴型高纯锗探测器的CMOS电荷灵敏前置放大器设计
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作者 刘崭 何高魁 刘海峰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期717-724,共8页
本文设计了一款多通道低噪声的电荷灵敏前置放大器,专用于输入电容较大的同轴型高纯锗探测器。大电容探测器会带来更大的输入噪声,为保证高能量分辨率,对前端电子学的噪声性能提出了较高的标准。在多级放大器中,总噪声受第一级噪声的影... 本文设计了一款多通道低噪声的电荷灵敏前置放大器,专用于输入电容较大的同轴型高纯锗探测器。大电容探测器会带来更大的输入噪声,为保证高能量分辨率,对前端电子学的噪声性能提出了较高的标准。在多级放大器中,总噪声受第一级噪声的影响最显著。因此,输入管必须具有优异的噪声性能,通过采用优化后的噪声模型、多次仿真迭代和特殊的版图结构得到低噪声输入管。当输入管尺寸较大时,会产生栅极漏电流,漏电流会改变前置放大器输出的基准位置。本文采用了一种带漏电流补偿的反馈电阻模块,该模块消除了反馈电阻对电源、温度和工艺变化的敏感性,同时可补偿几μA的泄漏电流,且电路为自偏置,无需外部偏压设定反馈电阻阻值。此前置放大器在10 pF的探测器电容下,上升时间不超过50 ns,且无任何震荡现象。在低温下前置放大器展示出仅5.6个电子的低噪声性能,具有5 mV/fC的输出转换增益和0.15%的线性度及12.5 mW的较低静态功耗。在特定的低能量辐射检测应用中,电路性能良好。 展开更多
关键词 高纯锗探测器 电荷灵敏前置放大器 噪声 集成电路设计
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一种低噪声快电荷灵敏前置放大器的研制 被引量:22
3
作者 苏弘 周波 +1 位作者 李小刚 马晓莉 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期105-107,112,共4页
简要介绍了新型低噪声快电荷灵敏前置放大器。这种电荷灵敏前置放大器采用新的设计方案,该前放主要采用低噪声场效应晶体管和集成运算放大器构成,其等效输入噪声≤2.2keV。该前放具有电路结构简单、体积小、输出信号上升时间快、噪声低... 简要介绍了新型低噪声快电荷灵敏前置放大器。这种电荷灵敏前置放大器采用新的设计方案,该前放主要采用低噪声场效应晶体管和集成运算放大器构成,其等效输入噪声≤2.2keV。该前放具有电路结构简单、体积小、输出信号上升时间快、噪声低、稳定性好等特点。 展开更多
关键词 噪声 电荷灵敏 前置放大器 研制
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低噪声电荷灵敏前置放大器的噪声分析 被引量:14
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作者 陈波 刘松秋 +1 位作者 薛志华 赵捷 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期612-614,626,共4页
本文从基本的噪声模型出发,对自制前置放大器进行定量的噪声分析,并与Pspice仿真和实际测量的结果进行比较。给出等效输出噪声谱、等效噪声电荷、噪声斜率计算的实用公式,供电荷灵敏前置放大器的设计和改进使用。
关键词 噪声模型 电荷灵敏前置放大器
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用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声电荷灵敏前置放大器的设计 被引量:4
5
作者 刘洋 田华阳 +3 位作者 何高魁 黄小健 郝晓勇 继世梁 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期317-321,共5页
介绍了一种用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声晶体管反馈电荷灵敏前置放大器的设计。在场效应管制冷到-20℃,成形时间为6μs条件下,前放的零电容电子学噪声(对Si探测器)为150 eV。与平面工艺技术制备的厚度500μm,灵敏面积5 mm2的Si-PI... 介绍了一种用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声晶体管反馈电荷灵敏前置放大器的设计。在场效应管制冷到-20℃,成形时间为6μs条件下,前放的零电容电子学噪声(对Si探测器)为150 eV。与平面工艺技术制备的厚度500μm,灵敏面积5 mm2的Si-PIN探测器配用,采用小型温差电制器制冷至-20℃,对5.9 keV X射线的能量分辨率(FWHM)最好可以达到195 eV。 展开更多
关键词 电荷灵敏 晶体管反馈 噪声 高分辨率 SI-PIN探测器
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低噪声电荷灵敏前置放大器关键技术的现状与发展 被引量:9
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作者 彭进先 刘国福 +1 位作者 杨俊 罗晓亮 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期1-6,共6页
电荷灵敏前置放大器因其输出增益稳定、噪声低和性能良好在高分辨率能谱测量系统中得到了广泛应用。根据电荷灵敏前置放大器的基本原理及其噪声来源,分析了降低其噪声的关键技术,并结合国内外研究现状阐述了这些技术的实际应用。指出了... 电荷灵敏前置放大器因其输出增益稳定、噪声低和性能良好在高分辨率能谱测量系统中得到了广泛应用。根据电荷灵敏前置放大器的基本原理及其噪声来源,分析了降低其噪声的关键技术,并结合国内外研究现状阐述了这些技术的实际应用。指出了为满足人们对未知世界的探索,未来前放将向极低噪声、极低功耗、高度集成、高灵敏度、宽带宽的ASIC芯片方向发展。 展开更多
关键词 前置放大器 电荷灵敏 噪声 关键技术 ASIC
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一种低噪声电荷灵敏前置放大器的研制 被引量:8
7
作者 苏杭 封常青 +4 位作者 郑其斌 朱丹阳 金西 刘树彬 安琪 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第9期857-860,866,共5页
介绍了一款新型低噪声电荷灵敏前置放大器的研制。该电荷灵敏前置放大器采用新的自主设计方案,可利用计算机的USB接口直接供电,其电子学等效输入噪声约为0.08 f C,积分非线性为1.8%。该电荷灵敏前置放大器可用于小型半导体核探测谱仪的... 介绍了一款新型低噪声电荷灵敏前置放大器的研制。该电荷灵敏前置放大器采用新的自主设计方案,可利用计算机的USB接口直接供电,其电子学等效输入噪声约为0.08 f C,积分非线性为1.8%。该电荷灵敏前置放大器可用于小型半导体核探测谱仪的信号读出放大。集探测器偏置高压、低压电源、电荷灵敏前放、成形电路于一体,体积小、使用方便、噪声低。 展开更多
关键词 噪声 电荷灵敏前置放大器 读出电路
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新型低噪声电荷灵敏前置放大器设计 被引量:2
8
作者 熊思 高超嵩 +1 位作者 黄光明 孙向明 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2020年第2期353-358,共6页
为满足Topmetal-S芯片研制需求,设计了一种低噪声电荷灵敏前置放大器。该电荷灵敏前置放大器在0.35pμm商业标准工艺上完成设计,采用单端折叠共源共栅结构,其等效输人电荷噪声约为56.47e,电荷转换增益为223.40mV/fC,上升时间为633.30ns... 为满足Topmetal-S芯片研制需求,设计了一种低噪声电荷灵敏前置放大器。该电荷灵敏前置放大器在0.35pμm商业标准工艺上完成设计,采用单端折叠共源共栅结构,其等效输人电荷噪声约为56.47e,电荷转换增益为223.40mV/fC,上升时间为633.30ns;开环增益为74.94dB,线性度在3.70%以内的输人电荷范围为0~6.50fC。 展开更多
关键词 电荷灵敏前置放大器 噪声 TopmetalS 等效电荷噪声
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电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计 被引量:2
9
作者 肖海军 张流强 +2 位作者 肖沙里 李先仓 黄振华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期190-194,共5页
在高灵敏度光电探测领域,常常采用雪崩二极管(APD)等高增益探测器,这些探测器通常需要上百伏的工作电压,因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需要,论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计,通过采用匹配... 在高灵敏度光电探测领域,常常采用雪崩二极管(APD)等高增益探测器,这些探测器通常需要上百伏的工作电压,因此电源噪声对探测器的性能影响很大。针对单光子探测的需要,论文提出了一种电荷灵敏前置放大器消除电源噪声的设计,通过采用匹配的差分输入,可以有效抵消电源的共模噪声。论文首先对APD探测器在不同偏压下的结电容进行测试,然后采用可调电容对APD电容进行匹配,用MultiSim对提出的电路进行了仿真分析,最后制作实验电路进行了测试和验证。结果表明:差分输入电荷灵敏前置放大器能够有效消除电源噪声(包括低频噪声和高频噪声),实现高灵敏度的光探测。 展开更多
关键词 电荷灵敏前置放大器 APD 差分放大 MULTISIM仿真 电源噪声
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基于光电倍增管的低噪声前置放大器的设计及其信号处理 被引量:22
10
作者 叶莉华 汪海洋 +4 位作者 王文轩 陆锦程 崔一平 沙涛 杭建军 《电子器件》 CAS 北大核心 2013年第3期340-343,共4页
利用低噪声前置运算放大器把光电倍增管的输出信号尽可能无噪声的放大。从运放的选择,多级放大电路的设计要点,放大电路的噪声估算,PCB板布局连线和屏蔽等方面,提出了实用化的带宽达10 MHz的电路设计形式,以及注意事项及其信号调理方法... 利用低噪声前置运算放大器把光电倍增管的输出信号尽可能无噪声的放大。从运放的选择,多级放大电路的设计要点,放大电路的噪声估算,PCB板布局连线和屏蔽等方面,提出了实用化的带宽达10 MHz的电路设计形式,以及注意事项及其信号调理方法。仿真结果显示了所设计电路的信号放大情况,此电路设计形式可以很好的放大并处理光电倍增管的输出信号。 展开更多
关键词 光电检测 前置放大器 噪声 光电倍增管 信号处理
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用于APD激光探测的电荷灵敏前置放大器设计 被引量:16
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作者 徐伟 陈钱 +1 位作者 顾国华 何伟基 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期27-30,共4页
雪崩光电二极管(APD)作为探测元件实现光电转换广泛应用于激光脉冲探测技术中。前置放大器是影响APD激光脉冲探测系统好坏的关键因素,前置放大器的信噪比决定了整个探测系统的信噪比优劣。提出了电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探... 雪崩光电二极管(APD)作为探测元件实现光电转换广泛应用于激光脉冲探测技术中。前置放大器是影响APD激光脉冲探测系统好坏的关键因素,前置放大器的信噪比决定了整个探测系统的信噪比优劣。提出了电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统以提高探测距离和探测精度的方法。讨论了激光脉冲探测技术和APD特性,在此基础上设计了以结型场效应管和集成运放为主要器件的低噪声电荷灵敏前置放大器电路并对设计电路进行了实验分析。实验结果表明:将电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统可以有效提高系统的信噪比,改善激光探测性能。 展开更多
关键词 激光脉冲探测 电荷灵敏 前置放大器 雪崩光电二极管 信噪比
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深低温、低功耗、低噪声微型前置放大器 被引量:5
12
作者 袁红辉 王淦泉 +1 位作者 陈永平 梁平治 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期432-436,共5页
为了降低红外系统的噪声,提出了一种新的电路结构,利用单端折叠共源共栅结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,设计了一种在深低温(100K左右)工作的高性能低功耗、低噪声前置放大器。分析了其噪声特性,并提出了减少噪声的措施,仿真结果显... 为了降低红外系统的噪声,提出了一种新的电路结构,利用单端折叠共源共栅结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,设计了一种在深低温(100K左右)工作的高性能低功耗、低噪声前置放大器。分析了其噪声特性,并提出了减少噪声的措施,仿真结果显示该前置放大器的输出电压噪声很小,3dB带宽大于10kHz。此前置放大器用1.2μm的标准CMOS工艺制造完成,四单元芯片的大小为2.1mm×2.9mm。经测试,这种前置放大器在深低温下能正常工作,反馈电阻大小为兆欧级,等效输入噪声电流仅0.03pA/Hz1/2,单元功耗小于1mW,与红外探测器连接后工作正常,线性度较好。 展开更多
关键词 前置放大器 功耗 噪声
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基于ORCAD/PSPICE的电荷灵敏前置放大器仿真分析 被引量:6
13
作者 闫学昆 刘明健 +1 位作者 贾铭椿 龚军军 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期500-503,共4页
使用电路仿真软件ORCAD/PSPICE,对电荷灵敏前置放大器的灵敏度、频率响应、噪声和温度效应等主要特性进行了仿真分析,仿真结果与理论结果相符合。这为分析、优化前置放大器的性能提供了一种便捷可靠的方法。
关键词 0RCAD/PSPICE 仿真 电荷灵敏前置放大器 性能分析
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硅光电二极管与电荷灵敏前置放大器在中微子实验中的设计应用研究 被引量:7
14
作者 张志勇 刘正山 +4 位作者 程昶 李金 刘延 石峰 王子敬 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期136-138,165,共4页
在台湾中微子实验项目先期研究中 ,用硅光电二极管测读中微子作用于 Cs I(Tl)晶体的光谱信号。
关键词 CSI(TL)晶体 硅光电二极管 电荷灵敏前置放大器 中微子实验 设计 碘化铯晶体
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Multisim仿真软件在分析电荷灵敏前置放大器中的应用 被引量:4
15
作者 周超 杨彬华 +1 位作者 赵修良 尹陈艳 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期502-506,共5页
利用电子电路仿真设计软件Multisim对核电子学中的典型电路电荷灵敏前置放大器进行了仿真测试。在结合理论分析的基础上,仿真分析了前放的一些基本特性如输出增益、输出脉冲上升时间、噪声、输入输出阻抗和带宽等,得出了与理论分析相符... 利用电子电路仿真设计软件Multisim对核电子学中的典型电路电荷灵敏前置放大器进行了仿真测试。在结合理论分析的基础上,仿真分析了前放的一些基本特性如输出增益、输出脉冲上升时间、噪声、输入输出阻抗和带宽等,得出了与理论分析相符合的结果,对理论分析有较大的帮助和参考价值。 展开更多
关键词 MULTISIM 仿真 核电子学 电荷灵敏前置放大器
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Spice法预测电荷灵敏前置放大器噪声 被引量:2
16
作者 袁国梁 杨青巍 +2 位作者 温左蔚 魏凌峰 赵丽 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2020年第3期484-487,共4页
介绍了利用电路仿真程序Spice预测电荷灵敏前置放大器噪声的方法。实验中,设计、构建了两种不同的电荷灵敏前置放大器以及成形放大电路,在不同成形时间、不同探测器电容下测量了噪声,测得的噪声与仿真的结果非常一致。测试结果表明:Spic... 介绍了利用电路仿真程序Spice预测电荷灵敏前置放大器噪声的方法。实验中,设计、构建了两种不同的电荷灵敏前置放大器以及成形放大电路,在不同成形时间、不同探测器电容下测量了噪声,测得的噪声与仿真的结果非常一致。测试结果表明:Spice法在电荷灵敏前置放大器噪声预测是可行的。 展开更多
关键词 电荷灵敏前置放大器 噪声仿真 Spice法
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两种用于氡气测量装置的电荷灵敏前置放大器的研制 被引量:4
17
作者 耿波 方方 +1 位作者 张国华 郑奕挺 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期813-815,805,共4页
介绍了两种用于氡气测量装置的电荷灵敏前置放大器的实例,给出了设计思想、调试过程和技术指标,说明了它们不同的应用场合。
关键词 金硅面垒探测器 电荷灵敏 前置放大器 氡气测量
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低噪声CMOS电荷敏放大器设计与研制(英文) 被引量:1
18
作者 于奇 杨谟华 +2 位作者 李竞春 王向展 肖海燕 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期146-148,163,共4页
提出了一种新的低噪声低功耗电荷敏感放大器设计方案。用EDA软件Cadence进行模拟,得到了满意的仿真结果:直流开环增益为82.9 dB,f-3dB为28 kHz,相位裕度为46.9 ,低频下输出噪声频谱密度为1.5 mV/Hz2。采用标准的3 mm P阱CMOS工艺进行了... 提出了一种新的低噪声低功耗电荷敏感放大器设计方案。用EDA软件Cadence进行模拟,得到了满意的仿真结果:直流开环增益为82.9 dB,f-3dB为28 kHz,相位裕度为46.9 ,低频下输出噪声频谱密度为1.5 mV/Hz2。采用标准的3 mm P阱CMOS工艺进行了流片,测试结果与模拟情况相近。 展开更多
关键词 噪声 电荷放大器 功耗设计 电压 CMOS 仿真
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一款JFET低噪声前置放大器的设计 被引量:4
19
作者 张晓飞 董浩斌 +1 位作者 鲁永康 吴鹏 《电声技术》 2009年第11期34-36,共3页
在对级联网络及结型场效应管的噪声分析基础上,采用结型场效应管等分立元件设计了一款低噪声前置放大器实用电路。并对其幅频特性、输入阻抗和等效输入噪声进行了测量,结果表明其输入阻抗高达71MΩ,等效输入噪声电压为0.7nV/((Hz)^(1/2... 在对级联网络及结型场效应管的噪声分析基础上,采用结型场效应管等分立元件设计了一款低噪声前置放大器实用电路。并对其幅频特性、输入阻抗和等效输入噪声进行了测量,结果表明其输入阻抗高达71MΩ,等效输入噪声电压为0.7nV/((Hz)^(1/2)),是一种适合于较高内阻传感器的较理想的低噪声前置放大器电路。 展开更多
关键词 结型场效应管 噪声 前置放大器 较高内阻传感器
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新型电荷灵敏前置放大器研制 被引量:2
20
作者 李元东 葛良全 +2 位作者 陈健 侯铁钢 邱腾 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第8期804-806,841,共4页
基于Multisim软件仿真,研制了一种新型电荷灵敏前置放大器,其输入缓冲器采用JFET构成的共源共栅电路,放大级电路采用集成运算放大器。经测试,信号上升时间为85ns;当RC成形时间为10μs时,零电容噪声为970e,噪声斜率为7.40 e/p F,对^(137... 基于Multisim软件仿真,研制了一种新型电荷灵敏前置放大器,其输入缓冲器采用JFET构成的共源共栅电路,放大级电路采用集成运算放大器。经测试,信号上升时间为85ns;当RC成形时间为10μs时,零电容噪声为970e,噪声斜率为7.40 e/p F,对^(137)Cs源γ射线测量信噪比为32:1。 展开更多
关键词 电荷灵敏前置放大器 MULTISIM 仿真 共源共栅电路 集成运算放大器
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