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光电倍增管的输出电路有哪些呢?

冬至子 来源:石油工业出版社 作者:石油工业出版社 2023-10-18 10:20 次阅读

(1)用运算放大器设计电流—电压(I—V)变换电路。输出电压可用V0=-IA×RF表示。图4-3-24是前置放大器的电流—电压变换输出电路。

在使用前置放大器I—V变换器时,作为决定最小测试电流因素是I—V变换器的运算放大器输入偏置电流IB、反馈电阻RF的质量,使用的绝缘材料质量、布线的方法等。

此外,因为光电倍增管上加有高压,为了保护I—V变换器,运算放大器输入端设计有保护电阻RP和D1、D2二极管;当测量较小的电流时(10-11A)用同轴电缆输入,由于电缆的容抗和RF形成振荡回路,使信号产生摆动现象和产生噪声,解决方法是在RF上并联一个小电容CF,那时会降低响应速度。

(2)脉冲工作状态的输出电路。如图4-3-25所示,光电倍增管在脉冲工作状态时,无论采用负高压还是正高压供电,在阳极输出回路里都需要接上一个负载电阻RL、一个耦合电容CL。一方面可以保护后续电路,另一方面也可以去掉直流分量。由于光电倍增管具有高输出阻抗,为了电路更匹配,在阳极输出与后续电路之间,接上前置放大器射极跟随器。

这里需要注意下列问题:

①A、R、C回路问题,即一光电倍增管阳极电容CP、阳极连线和元件分布电容CS以及跟随器输入电容CL;

②基线漂移问题:R、C时间常数过大或过小;

③耦合电容特性阻抗问题;

④减小电容C对降低工作电压和噪声,对提高输出信号幅度和改善坪特性都是非常重要的。

(3)20世纪六七十年代,国产碳氧比能谱测井仪器探测器曾用过的晶体管怀特跟随器如图4-3-26所示。

(4)20世纪80年代,国产碳氧比能谱测井仪器探测器曾用过的晶体管线性放大器如图4-3-27所示。该线性放大器放大1~10倍左右,通过七芯电缆的中间芯可直接向地面仪器线性传输井下信号。

(5)20世纪90年代,国产碳氧比能谱测井仪器探测器曾用过的运算放大器线性放大器如图4-3-28所示。

(6)对线性放大器的要求:

①输出脉冲必须是能量的单调函数——输入脉冲幅度,不应影响探测器所能达到的能量分辨率。半导体探测器能量分辨率(FWHM)高达千分之几,放大器系统引起的宽度增加应保持在0.1%以下,即频率响应要高。

②噪声低,应按最佳讯号噪声比来选择脉冲形状。主放大器的噪声必须比探测器和前置放大器共同产生的噪声低。也不应当把外界和内部电源(如交流声)形成的无关讯号捡来放大。

③对高计数率脉冲,像“堆积”、“搭边”的综和效应,应当很低。即使出现引起过载的大脉冲,对小脉冲仍应正确放大。

④增益随温度变化要小,长期稳定度要高。在放大器中保留时间信息也是一个重要特性。

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