CN219499352U - 一种电荷灵敏前置放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电荷灵敏前置放大器，针对现有技术中存在的电荷灵敏前置放大器电路对输入端的运算放大器的输入阻抗要求高，且具有电路结构复杂，信噪比差的问题，本实用新型包括信号输入放大模块、信号放大输出模块和电源输入模块，所述信号输入放大模块与信号放大输出模块连接，反馈电路的一端接收输入信号，另一端与放大电路连接，所述放大电路的另一端与跟随电路连接，所述放大电路还与降噪电路连接，所述跟随电路与信号放大输出模块连接，所述跟随电路与信号放大输出模块之间还与反馈电路连接，其目的为：输入端采用了以结型场效应管为主的电路，降低了输入端运算放大器的输入阻抗要求，该电路具有电路结构简单，高输入阻抗的特点。

Description

一种电荷灵敏前置放大器

技术领域

本实用新型属于放大器技术领域，具体涉及一种电荷灵敏前置放大器。

背景技术

在核辐射测量中，探测器输出的信号往往较小，无法直接测量，需要使用放大器对探测器输出的信号进行放大测量，一般使用前置放大器进行信号放大，能够有效提高系统的信噪比，并减小信号经电缆传送时外界干扰的影响。

现有技术中，电荷灵敏前置放大器是一种将电荷信号转换为电压信号并放大的电路模块，通常与探测器模块置于同一结构体中。电荷灵敏前置放大器主要功能是将电荷信号转换成电压信号，提高信噪比。

现有技术存在以下技术问题：

现有电荷灵敏前置放大器电路对输入端的运算放大器的输入阻抗要求高，且具有电路结构复杂，信噪比差等缺点。

实用新型内容

针对现有技术中存在的电荷灵敏前置放大器电路对输入端的运算放大器的输入阻抗要求高，且具有电路结构复杂，信噪比差的问题，本实用新型提出了一种电荷灵敏前置放大器，其目的为：输入端采用了以结型场效应管为主的电路，降低了输入端运算放大器的输入阻抗要求，该电路具有电路结构简单，高输入阻抗的特点。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：提供一种电荷灵敏前置放大器，包括信号输入放大模块、信号放大输出模块和电源输入模块，所述信号输入放大模块与信号放大输出模块连接，所述电源输入模块用于提供稳定的电源电压，所述信号输入放大模块包括反馈电路、降噪电路、放大电路和跟随电路，所述反馈电路的一端接收输入信号，另一端与放大电路连接，所述放大电路的另一端与跟随电路连接，所述放大电路还与降噪电路连接，所述跟随电路与信号放大输出模块连接，所述跟随电路与信号放大输出模块之间还与反馈电路连接。

较优的，本实用新型所述反馈电路包括电容C17、电容C18和电阻R11，所述电容C17的一端与DET接口的2号引脚连接，DET接口的1号引脚接地，所述电容C17的另一端电阻R11连接，所述电阻R11的另一端与跟随电路与信号放大输出模块之间连接，所述电阻R11并联连接有电容C18。

较优的，本实用新型还包括流量计接口，所述流量计接口与并联连接有电阻R14，流量计接口的1号引脚接地，2号引脚连接有电容C21,电容C21的另一端与反馈电路的电阻R11连接。

较优的，本实用新型所述放大电路包括：二极管D1、结型场效应管T1、电阻R15、电容C5、电阻R5和电容C7，所述结型场效应管T1的栅极与电容C17连接，并连接有二极管D1，二极管D1的另一端与电阻R15和电阻R5连接并接地，电阻R15的另一端与结型场效应管T1的源极连接，且电阻R15并联有电容C5，结型场效应管T1的漏极与跟随电路连接，所述电阻R5的另一端与跟随电路连接，且电阻R5并联有电容C7。

较优的，本实用新型所述跟随电路包括运算放大器U1、电阻R2、电容C8和电容C9，所述运算放大器U1的2号引脚与电阻R5连接，运算放大器U1的3号引脚与结型场效应管T1的漏极连接，运算放大器U1的4号引脚接地，运算放大器的7号引脚与电阻R2和电容C8连接，电阻R2的另一端与电源端子连接，所述电容C8的另一端接地，电容C8并联设置有电容C9，所述运算放大器U1的6号引脚与输出放大模块连接，运算放大器U1的6号引脚还与反馈电路的电阻R11连接。

较优的，本实用新型所述降噪电路包括电阻R1、电容C1、电容C2、电感L1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R3与结型场效应管T1的漏极连接，电阻R3的另一端与电感L1连接，电感L1的另一端与电容C2、电阻R1和电阻R4连接，电阻R4的另一端与放大电路的电阻R5连接，电容C2的另一端接地，电容C2并联设置有电容C1，电阻R1的另一端与电源端子连接。

较优的，本实用新型所述信号放大输出模块包括电阻R7、电容C19、电阻R12、电阻R8、运算放大器U2、电阻R6、电容C6、电阻R9、电阻R13、电容C10、电容C4、电阻R10和OUT接口，所述电阻R7与跟随电路连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8和电阻R12连接，所述电阻R7还并联设置有电容C19，所述电阻R12的另一端接地，电阻R8的另一端与运算放大器U2的3号引脚连接，所述运算放大器U2的7号引脚连接有电阻R6和电容C6，所述电阻R6的另一端与电源端子连接，所述电容C6的另一端接地，所述运算放大器U2的2号引脚与电阻R9和电阻R13连接，所述电阻R9的另一端接地，所述电阻R13的另一端与运算放大器U2的6号引脚连接，所述电阻R13还并联设置有电容C10，运算放大器U2的4号引脚接地，运算放大器U2的的6号引脚连接有电容C4，所述电容C4的另一端与电阻R10和OUT接口的1号引脚连接，OUT接口的2号引脚和电阻R10的另一端接地。

较优的，本实用新型所述电源输入模块包括POW接口、电容C3、电容C12和电容C11，所述POW接口并联有电容C3，所述电容C3并联有电容C12，所述电容C12并联有电容C11，所述电容C11的一端接地，另一端与电源端子连接。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下优点/有益效果：

1.本实用新型利用结型场效应管提高了输入阻抗，降低了输入端的运算放大器的输入阻抗要求，对弱信号具有很好的采集作用。

2.本实用新型简化了电荷灵敏前置放大器的电路结构，提高了信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1中电荷灵敏前置放大器的电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

实施例1：

如图1所示，本实施例1提出了一种电荷灵敏前置放大器，包括信号输入放大模块、信号放大输出模块和电源输入模块，所述信号输入放大模块与信号放大输出模块连接，所述电源输入模块用于提供稳定的电源电压，所述信号输入放大模块包括反馈电路、降噪电路、放大电路和跟随电路，所述反馈电路的一端接收输入信号，另一端与放大电路连接，所述放大电路的另一端与跟随电路连接，所述放大电路还与降噪电路连接，所述跟随电路与信号放大输出模块连接，所述跟随电路与信号放大输出模块之间还与反馈电路连接。

本实用新型所述反馈电路包括电容C17、电容C18和电阻R11，所述电容C17的一端与DET接口的2号引脚连接，DET接口的1号引脚接地，所述电容C17的另一端电阻R11连接，所述电阻R11的另一端与跟随电路与信号放大输出模块之间连接，所述电阻R11并联连接有电容C18。还包括流量计接口，所述流量计接口与并联连接有电阻R14，流量计接口的1号引脚接地，2号引脚连接有电容C21,电容C21的另一端与反馈电路的电阻R11连接。

本实施例1电容C17的大小为2nF，电容C18的大小为1pF，电阻R11的大小为500MΩ，电容C21的大小为1pF，电阻R14的大小为100Ω。

本实用新型所述放大电路包括：二极管D1、结型场效应管T1、电阻R15、电容C5、电阻R5和电容C7，所述结型场效应管T1的栅极与电容C17连接，并连接有二极管D1，二极管D1的另一端与电阻R15和电阻R5连接并接地，电阻R15的另一端与结型场效应管T1的源极连接，且电阻R15并联有电容C5，结型场效应管T1的漏极与跟随电路连接，所述电阻R5的另一端与跟随电路连接，且电阻R5并联有电容C7。

本实施例1电阻R5的大小为10kΩ，电容C7的大小为1uF。

本实用新型所述跟随电路包括运算放大器U1、电阻R2、电容C8和电容C9，所述运算放大器U1的2号引脚与电阻R5连接，运算放大器U1的3号引脚与结型场效应管T1的漏极连接，运算放大器U1的4号引脚接地，运算放大器的7号引脚与电阻R2和电容C8连接，电阻R2的另一端与电源端子连接，所述电容C8的另一端接地，电容C8并联设置有电容C9，所述运算放大器U1的6号引脚与输出放大模块连接，运算放大器U1的6号引脚还与反馈电路的电阻R11连接。

本实施例1电阻R2的大小为15Ω，电容C8的大小为10uF，电容C9的大小为0.1F。

本实用新型所述降噪电路包括电阻R1、电容C1、电容C2、电感L1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R3与结型场效应管T1的漏极连接，电阻R3的另一端与电感L1连接，电感L1的另一端与电容C2、电阻R1和电阻R4连接，电阻R4的另一端与放大电路的电阻R5连接，电容C2的另一端接地，电容C2并联设置有电容C1，电阻R1的另一端与电源端子连接。

本实施例1电阻R1的大小为100Ω，电容C1的大小为10uF，电容C2的大小为0.1F，电感L1的大小为1mH，电阻R3的大小为5kΩ，电阻R4的大小为2kΩ。

本实用新型所述信号放大输出模块包括电阻R7、电容C19、电阻R12、电阻R8、运算放大器U2、电阻R6、电容C6、电阻R9、电阻R13、电容C10、电容C4、电阻R10和OUT接口，所述电阻R7与跟随电路连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8和电阻R12连接，所述电阻R7还并联设置有电容C19，所述电阻R12的另一端接地，电阻R8的另一端与运算放大器U2的3号引脚连接，所述运算放大器U2的7号引脚连接有电阻R6和电容C6，所述电阻R6的另一端与电源端子连接，所述电容C6的另一端接地，所述运算放大器U2的2号引脚与电阻R9和电阻R13连接，所述电阻R9的另一端接地，所述电阻R13的另一端与运算放大器U2的6号引脚连接，所述电阻R13还并联设置有电容C10，运算放大器U2的4号引脚接地，运算放大器U2的的6号引脚连接有电容C4，所述电容C4的另一端与电阻R10和OUT接口的1号引脚连接，OUT接口的2号引脚和电阻R10的另一端接地。

本实施例1电阻R7的大小为100kΩ，电容C19的大小为0.01F，电阻R12的大小为100Ω，电阻R8的大小为500Ω，电阻R6的大小为15Ω，电阻R9的大小为100Ω，电阻R13的大小为500Ω，电容C10的大小为22pF，电容C4的大小为10uF，电阻R10的大小为10kΩ。

本实用新型所述电源输入模块包括POW接口、电容C3、电容C12和电容C11，所述POW接口并联有电容C3，所述电容C3并联有电容C12，所述电容C12并联有电容C11，所述电容C11的一端接地，另一端与电源端子连接。

本实施例1电容C3的大小为10uF，电容C12的大小为10uF，电容C11的大小为10uF。

本实施例1电源输入模块与外部通过电源接线端子连接；信号输入放大模块与外部通过信号接线端子连接；电源输入模块与信号输入放大模块电路是印制在同一块PCB上，内部通过铜线连接。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，包括信号输入放大模块、信号放大输出模块和电源输入模块，所述信号输入放大模块与信号放大输出模块连接，所述电源输入模块用于提供稳定的电源电压，所述信号输入放大模块包括反馈电路、降噪电路、放大电路和跟随电路，所述反馈电路的一端接收输入信号，另一端与放大电路连接，所述放大电路的另一端与跟随电路连接，所述放大电路还与降噪电路连接，所述跟随电路与信号放大输出模块连接，所述跟随电路与信号放大输出模块之间还与反馈电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述反馈电路包括电容C17、电容C18和电阻R11，所述电容C17的一端与DET接口的2号引脚连接，DET接口的1号引脚接地，所述电容C17的另一端电阻R11连接，所述电阻R11的另一端与跟随电路与信号放大输出模块之间连接，所述电阻R11并联连接有电容C18。

3.根据权利要求2所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，还包括流量计接口，所述流量计接口与并联连接有电阻R14，流量计接口的1号引脚接地，2号引脚连接有电容C21,电容C21的另一端与反馈电路的电阻R11连接。

4.根据权利要求2所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述放大电路包括：二极管D1、结型场效应管T1、电阻R15、电容C5、电阻R5和电容C7，所述结型场效应管T1的栅极与电容C17连接，并连接有二极管D1，二极管D1的另一端与电阻R15和电阻R5连接并接地，电阻R15的另一端与结型场效应管T1的源极连接，且电阻R15并联有电容C5，结型场效应管T1的漏极与跟随电路连接，所述电阻R5的另一端与跟随电路连接，且电阻R5并联有电容C7。

5.根据权利要求4所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述跟随电路包括运算放大器U1、电阻R2、电容C8和电容C9，所述运算放大器U1的2号引脚与电阻R5连接，运算放大器U1的3号引脚与结型场效应管T1的漏极连接，运算放大器U1的4号引脚接地，运算放大器的7号引脚与电阻R2和电容C8连接，电阻R2的另一端与电源端子连接，所述电容C8的另一端接地，电容C8并联设置有电容C9，所述运算放大器U1的6号引脚与输出放大模块连接，运算放大器U1的6号引脚还与反馈电路的电阻R11连接。

6.根据权利要求5所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述降噪电路包括电阻R1、电容C1、电容C2、电感L1、电阻R3和电阻R4，所述电阻R3与结型场效应管T1的漏极连接，电阻R3的另一端与电感L1连接，电感L1的另一端与电容C2、电阻R1和电阻R4连接，电阻R4的另一端与放大电路的电阻R5连接，电容C2的另一端接地，电容C2并联设置有电容C1，电阻R1的另一端与电源端子连接。

7.根据权利要求1所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述信号放大输出模块包括电阻R7、电容C19、电阻R12、电阻R8、运算放大器U2、电阻R6、电容C6、电阻R9、电阻R13、电容C10、电容C4、电阻R10和OUT接口，所述电阻R7与跟随电路连接，所述电阻R7的另一端与电阻R8和电阻R12连接，所述电阻R7还并联设置有电容C19，所述电阻R12的另一端接地，电阻R8的另一端与运算放大器U2的3号引脚连接，所述运算放大器U2的7号引脚连接有电阻R6和电容C6，所述电阻R6的另一端与电源端子连接，所述电容C6的另一端接地，所述运算放大器U2的2号引脚与电阻R9和电阻R13连接，所述电阻R9的另一端接地，所述电阻R13的另一端与运算放大器U2的6号引脚连接，所述电阻R13还并联设置有电容C10，运算放大器U2的4号引脚接地，运算放大器U2的6号引脚连接有电容C4，所述电容C4的另一端与电阻R10和OUT接口的1号引脚连接，OUT接口的2号引脚和电阻R10的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种电荷灵敏前置放大器，其特征在于，所述电源输入模块包括POW接口、电容C3、电容C12和电容C11，所述POW接口并联有电容C3，所述电容C3并联有电容C12，所述电容C12并联有电容C11，所述电容C11的一端接地，另一端与电源端子连接。