前置放大器
前置放大器
核辐射探测器输出信号幅度 用半导体探测器对能量E为1MeV的射线进行测量, 分析输出电压信号幅度的量级(设探测器的结电容 C0为10pF) ne E 0≈4.8mV 0
核辐射探测器输出信号幅度 用半导体探测器对能量E0为1MeV的射线进行测量， 分析输出电压信号幅度的量级（设探测器的结电容 C0为10pF）。 4.8mV 0 0 0 = = wC E e C ne V
核电子学中信号的放大 信号屏蔽电缆线 核探 前置放大器 主放大 测器 器 (弱信号用双 芯屏蔽电缆) 放大通常分为预放大(由前置放大器完成)和主放大 由脉冲放大器完成)
核电子学中信号的放大 放大通常分为预放大（由前置放大器完成）和主放大（ 由脉冲放大器完成）。 核探 测器 主放大 器 前置放大器 辐 射 源 （弱信号用双 芯屏蔽电缆） 信号屏蔽电缆线
噪声和干扰 在信号的产生、传输和测量过程中,噪声会迭加于有用信号上, 从而降低测量精确度。 噪声:由电子器件本身产生的 干扰:来自外部因素 交流电网的工频(我国为50赫)干扰; 电视和无线电广播干扰; 大功率设备的电磁场干扰; 直流电源的纹波干扰; 仪器(或插件)之间及仪器内接地不良而产生的干扰。 只要电路上和工艺上采取适当措施,外部干扰通常可以减小到次要程度
噪声和干扰 在信号的产生、传输和测量过程中，噪声会迭加于有用信号上， 从而降低测量精确度。 噪声：由电子器件本身产生的 干扰：来自外部因素 交流电网的工频（我国为50赫）干扰； 电视和无线电广播干扰； 大功率设备的电磁场干扰； 直流电源的纹波干扰； 仪器（或插件）之间及仪器内接地不良而产生的干扰。 只要电路上和工艺上采取适当措施，外部干扰通常可以减小到次要程度
噪声的特点及表示方法 噪声是由所采用的元器件本身产生的,原则上可以设法减 小但无法完全消除。 ·噪声属于随机过程,它随时间的变化是杂乱无章的,但它 服从一定的统计规律。 噪声电压的时间平均值等于零。 只要有噪声存在,其平均功率就不为零。 噪声的表示一采用均方值作为噪声大小的衡量尺度,即 噪声电压的平方值按时间求平均,可得出均方值V2 limv2(t)dt T→∞ 0
噪声的特点及表示方法 • 噪声是由所采用的元器件本身产生的，原则上可以设法减 小但无法完全消除。 • 噪声属于随机过程，它随时间的变化是杂乱无章的，但它 服从一定的统计规律。 – 噪声电压的时间平均值等于零。 – 只要有噪声存在，其平均功率就不为零。 → = T T V t t T V 0 2 n 2 n ( )d 1 lim
信噪比 能量E 输入信号电压V 探测器 放大器 辐射源 等效噪声电压(放大倍数A) (ENV) 信噪比-噪声对测量精度的影响,常用信号幅度和噪 声均方根值的相对值n来表示: 77 (ENV)
输入信号电压Vi 探测器 放大器 （放大倍数A） 能量E 辐射源 Vo Vno 信噪比 Vn V = 信噪比—噪声对测量精度的影响，常用信号幅度和噪 声均方根值的相对值来表示： (ENV) i no o V V V = = 等效噪声电压 (ENV)
核电子学中的噪声 在核电子学中遇到的噪声主要有三类: 散粒噪声、热噪声和低频噪声(又称1/∫噪声)。 在电子器件中,载流子产生和消失的随机性, 使得流动着的载流子数目发生波动,有时多些, 有时少些,由此引起的电流瞬时涨落称为散粒噪声 热噪声是载流子做热运动产生的一种噪声 低频噪声即1∫f噪声,又名闪变噪声或过量噪声, 其噪声电压随频率的降低而增大
核电子学中的噪声 在核电子学中遇到的噪声主要有三类： 散粒噪声、热噪声和低频噪声（又称1/f 噪声）。 在电子器件中，载流子产生和消失的随机性， 使得流动着的载流子数目发生波动，有时多些， 有时少些，由此引起的电流瞬时涨落称为散粒噪声。 热噪声是载流子做热运动产生的一种噪声。 低频噪声即1/f 噪声，又名闪变噪声或过量噪声， 其噪声电压随频率的降低而增大
散粒噪声和热噪声的比较 来源 不同点 相同点 由载流子 散生和消失的 di=2/e df 粒|随机性引起1平均电流大,载流子数目在时间域里,都可以 噪|的,它体现涨落大,噪声电流大 表示为随机的脉冲序 声了载流子数2脉冲宽度等于载流子的渡列,通常近似为随机 目的涨落。 越时间为纳秒级; 的冲击序列。 由载流子热 运动引起的 d2=4kT/R·df 它们具有共同的统计 热电流或电压1和温度有关,温度升高, 特征:都是平稳随机 噪涨落,通常热运动剧烈,噪声电流 过程,频谱近似为常 数(白噪声)。 声是在载流子或电压增加; 大量存在的2与外加电压或流过电阻的 情况下发生平均电流无关。 的 3平均脉宽取决于载流子每 秒碰撞次数的倒数,为 皮秒级
散粒噪声和热噪声的比较 来源 不同点 相同点 散 粒 噪 声 由载流子产 生和消失的 随机性引起 的 ，它体现 了载流子数 目的涨落。 1 平均电流大，载流子数目 涨落大，噪声电流大。 2 脉冲宽度等于载流子的渡 越时间为纳秒级； 在时间域里，都可以 表示为随机的脉冲序 列，通常近似为随机 的冲击序列。 它们具有共同的统计 特征：都是平稳随机 过程，频谱近似为常 数（白噪声）。 热 噪 声 由载流子热 运动引起的 电流或电压 涨落，通常 是在载流子 大量存在的 情况下发生 的。 1 和温度有关，温度升高， 热运动剧烈，噪声电流 或电压增加； 2 与外加电压或流过电阻的 平均电流无关。 3 平均脉宽取决于载流子每 秒碰撞次数的倒数，为 皮秒级di 4kT / R df 2 = di 2I e df 2 =
核电子学中噪声的来源 核辐射测量仪器中很多器件如探测器、晶体管和电阻 等都会产生噪声。它们对于信号噪声比或测量精确度 的影响是不同的,其中探测器和前置放大器第一级器件 生的噪声,得到的放大倍数最大,影响也就最严重
核电子学中噪声的来源 核辐射测量仪器中很多器件如探测器、晶体管和电阻 等都会产生噪声。它们对于信号噪声比或测量精确度 的影响是不同的，其中探测器和前置放大器第一级器件 产生的噪声，得到的放大倍数最大，影响也就最严重
探测器中的噪声 半导体探测器是反向偏置的ⅨN结,其中存在着三种噪声源。 并联电阻R的热噪声,R是耗尽层或补偿层的电阻 串联电阻R的热噪声,R为探测器非灵敏区的材料体电阻 与引线电阻之和 ●探测器漏电流lD的散粒噪声 R Rp 对于面垒型探测器,R约为108-1092,在低温下工作的PI-N 探测器,R可达1012Ω或更高。通常R比前置放大器或探测器 的偏置电阻大很多,因此,R及其热噪声可以忽略。 串联电阻R的影响虽然比R大,但是对性能良好的探测器来说 R也可忽略
探测器中的噪声 半导体探测器是反向偏置的PN结，其中存在着三种噪声源。 •并联电阻Rp的热噪声，Rp是耗尽层或补偿层的电阻 •串联电阻Rs的热噪声，Rs为探测器非灵敏区的材料体电阻 与引线电阻之和 •探测器漏电流ID的散粒噪声 对于面垒型探测器，Rp约为108 -109Ω，在低温下工作的P-I-N 探测器， Rp可达1012Ω或更高。通常Rp比前置放大器或探测器 的偏置电阻大很多，因此， Rp及其热噪声可以忽略。 串联电阻Rs的影响虽然比Rp大，但是对性能良好的探测器来说 Rs也可忽略。 iD CD Rp vo (t) Rs