Усилитель заряда

 

УСИЛИТЕЛЬ ЗАРЯДА, содержащий последовательно соединенные высокочастотный усилитель и низкочастотный усилитель , а также конденсатор цепи обратной связи, один вывод которого соединен со входом высокочастотного усилителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности, к выходу низкочастотного усилителя подключены последовательно -соединенные компаратор, генератор одиночного импульса, вентиль и элемент задержки, к выходу которого подключен один вывод делителя напряжения, отвод которого соединен с другим выводом конденсатора цепи обратной связи, а другой вь1вод делителя напряжения соединен со входом компаратора, при этом выход высокочастотного усилителя является выходом усилителя заряда. (Л cz

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4 А

F370

3 (5D

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3401962/18-09 (22) 25.02.82 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 . (72) К. Г. Булатецкий (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро специальной электроники и аналитического приборостроения СО АН

СССР (53) 621.375.026 (088.8) (56) 1. IEEE Trans. Nucl. Sei, 1970, X S 17, № 3, р. 433.

2. IEEE Trans. Хпс1 Sei, 1970, NS 17, № 1, part 1, р. 252 (прототип). (54) (57) УСИЛИТЕЛЬ ЗАРЯДА, содержащий последовательно соединенные высокочастотный усилитель и низкочастотный уси-литель, а также конденсатор цепи обратной связи, один вывод которого соединен со входом высокочастотного усилителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности, к выходу низкочастотного усилителя подключены последовательно соединенные компаратор, генератор одиночного импульса, вентиль и элемент задержки, к выходу которого подключен один вывод делителя напряжения, отвод которого соединен с другим выводом конденсатора цепи обратной связи, а другой вывод делителя напряжения соединен со входом компаратора, при этом выход высокочастотного усилителя является выходом усилителя заряда.

1103348

Изобретение относится к спектрометрии рентгеновского излучения и может быть использовано при разведке полезных ископаемых в атомной энергетике, биофизике и медицине.

Известен усилитель заряда, содержащий компаратор и генератор одиночного импульса, при этом перезарядка входной емкости осуществляется через открывающийся р-н переход входного транзистора (1).

Однако этот усилитель заряда обладает недостаточно высоким быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является усилитель заряда, содержащий последовательно соединенные высокочастотный усилитель и низкочастотный усилитель, а также конденсатор цепи обратной связи, один вывод которого соединен со входом высокочастотного усилителя (2).

Данный усилитель заряда обладает также недостаточно высоким быстродействием.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности.

Цель достигается тем, что в усилителе заряда, содержа ще м последов ател ьно соединенные высокочастотный усилитель и низкочастотный усилитель, а также конденсатор цепи обратной связи, один вывод которого соединен со входом высокочастотного усилителя, к выходу низкочастотного усилителя подключены последовательно соединенные компаратор, генератор одиночного импульса, вентиль и элемент задержки, к выходу которого подключен один вывод делителя напряжения, отвод которого соединен с другим выводом конденсатора цепи обратной связи, а другой вывод делителя напряжения соединен со входом компаратора, при этом выход высокочастотного усилителя является выходом усилителя заряда.

На фиг. 1 представлена структурная элек. трическая схема усилителя заряда: на фиг. 2 и 3 — эпюры напряжений работы усилителя заряда.

Усилитель заряда содержит высокочастотный усилитель 1, выполненный на транзисторах 2 и 3 с резисторами 4 и 5, низкочастотный усилитель 6, компаратор 7, генератор 8 одиночного импульса, конденсатор 9 цепи обратной связи, элемент задержки 10, выполненный на конденсаторе, делитель напряжения 11, выполненный на резисторах 12 и 13, вентиль 14, делитель напряжения 15.

Усилитель заряда работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход высокочастотного усилителя (BY) 1, при этом выходом усилителя заряда является выход высокочастотного усилителя 1.

Необходимый режим по постоянному току BY 1 поддерживается с помощью обратной связи. Глубина отрицательной связи определяется коэффициентом усиления низкочастотного усилителя 6, емкостью конденсатора 9, быстродействие — фильтром, выполненным на резисторах 12 и 13 и элемента задержки 10.

Амплитуда сигнала на выходе BY (Us) определяется из соотношения: 1!4 =Цф R (1) где К вЂ” величина сопротивления резисто1О ра 5; — крутизна транзистора ;

Выражение (1) выводится из предполо. жения, что входное сопротивление транзис тора 3 много меньше сопротивления резистора 4, что всегда выполняется.

Эпюра напряжения в. точке отвода делителя напряжения 11 показана ца фиг. 2.

Минимальное напряжение -. 1 !и равно. напряжению на опорном входе компаратора 7.

С момента Т по Т (см. фиг. 3) проходит переходный процесс усиления заряда.

Время установления ).у. определяется сопротивлением и емкостью конденсатора элемента задержки 10.

Эпюра напряжения на выходе BY 1 при работе показана на фиг. 3.

Постоянное напряжение Бп равно напряжению на опорном входе низкочастотного усилителя 6.

С момента Т, по Т проходит переходный процесс усилителя заряда. Время установления определяется сопротивлением резистора 12 и емкостью конденсатора элемента задержки 10.

Импульсная обратная связь осуществляется следующим образом.

При понижении напряжения на выходе низкочастотного усилителя 6 на другом входе компаратора 7 происходит запуск генератора 8. Импульс напряжения, прой40 дя делитель напряжения 15, перезаряжает входную емкость через р — п переход транзистора 2 и одновременно через вентиль 14 перезаряжает емкость конденсатора элемента задержки 10.

В схеме отсутствуют емкости, не пере45 заряженные в момент действия «импульсной обратной связи», что уменьшает время переходного процесса в усилителе.

Разработвнное устройство позволяет проводить спектрометричеекие измерения с использованием полупроводниковых неохлаждаемых детекторов ионизирующего излучения. При данной схеме включения транзистора 2 дополнительный шум, обусловленный схемой, в которую включается транзистор, сводится к минимуму. у Так, при использовании транзистора

КПЗОЗГ в разработанном усилителе заряда достигалось разрешение 570 эВ по дийодиту ртути.

II03348 1сек) 7 2

Фиг.2

Т/ Т2

Фиг.5

Составитель Н. Дубровская

Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Заказ 4831/43 Тираж о62 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Скорость нарастания переднего фронта усилителя заряда полностью зависит от режима по постоянному току транзисторов 2 и 3, от характеристик этих транзисторов и может составлять несколько наносекунд.