JPH02173574A - Current detector - Google Patents

Current detector

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Publication number
JPH02173574A
JPH02173574A JP63330029A JP33002988A JPH02173574A JP H02173574 A JPH02173574 A JP H02173574A JP 63330029 A JP63330029 A JP 63330029A JP 33002988 A JP33002988 A JP 33002988A JP H02173574 A JPH02173574 A JP H02173574A
Authority
JP
Japan
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current
fet
signal
transistor
emitter
Prior art date
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Pending
Application number
JP63330029A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadaaki Kohama
小浜 禎晃
Yutaka Sato
裕 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP63330029A priority Critical patent/JPH02173574A/en
Publication of JPH02173574A publication Critical patent/JPH02173574A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect and amplify a minute signal current which is an original signal, without a frequency separation, by providing a circuit shifting a high voltage level down to a low voltage level near the earth voltage and a transmission circuit. CONSTITUTION:When an electron is incident to an MCP (microchannel plate) 1, the signal i0 is made to flow to the anode A and to be a signal current i1 of the collector current for an FET Q1. Most collector current fro the FET Q1 is made to be an emitter current for an FET Q2. The emitter current for an FET Q3 is approximately expressed as I3 = I2X(R2/R1), i3 = i2X(R2/R1). The emitter current for the FET Q3 is almost equal to its collector current which is made to be the emitter current for an FET Q4. The emitter current for the FET Q4 is almost equal to its collector current which is made to be the emitter current for an FET Q5. The high voltage of a power supply EB is divided by resistors R6, R7 after the voltage is somewhat decreased by a zener diode D1. As the result, a current which is almost equal to a signal current I5 in the low voltage level is made to flow into the terminal of a resistor R4. An output signal voltage VO is made to be VO = -i5XR5 accordingly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続ダイノード型電子増倍管(チャンネルトロ
ン)やマイクロチャンネルプレート(以下MCPと略称
)の出力のように、高電圧レベルにある微小電流信号を
増幅する電流検出装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to microelectronic devices at high voltage levels, such as the output of continuous dynode electron multiplier tubes (channeltrons) and microchannel plates (hereinafter abbreviated as MCP). The present invention relates to a current detection device that amplifies a current signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の装置としては、特公昭62−22114
号公報に記載されている電子線検出装置がある。
As a conventional device of this kind, the Japanese Patent Publication No. 62-22114
There is an electron beam detection device described in the above publication.

このものば、増倍電子を捕集する高電位端部から交流結
合によって信号を検出する交流結合検出手段を有する連
続ダイノード型電子増倍管を用いた装置において、連続
ダイノード型電子増倍管の信号電子が入射する低電位側
端部から直流結合によって信号を検出する直流結合検出
手段と、該直流結合検出手段と前記交流結合検出手段の
出力を加算する手段と、再検出手段からの信号が加算さ
れるまでの回路の周波数特性を平坦化するためのフィル
ター回路を設けたことを特徴とする電子線検出装置であ
る。
In a device using a continuous dynode electron multiplier having an AC coupling detection means for detecting a signal by AC coupling from a high potential end that collects multiplied electrons, the continuous dynode electron multiplier is DC coupling detection means for detecting a signal by DC coupling from the low potential side end where signal electrons are incident; means for adding the outputs of the DC coupling detection means and the AC coupling detection means; and a signal from the re-detection means. This is an electron beam detection device characterized by being provided with a filter circuit for flattening the frequency characteristics of the circuit until addition.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記の如き従来の技術においては、信号増幅度の周波数
特性を直流から高周波数帯まで平坦にするために、帯域
調整用のフィルター回路が必要であって、フィルター回
路の特性を装置毎に調整を要するためにはん雑なもので
あり、フィルターの調整を行なっても、素直な周波数特
性はなかなか得がたいという問題点があった。
In the conventional technology described above, a filter circuit for band adjustment is required in order to flatten the frequency characteristics of signal amplification from DC to high frequency bands, and the characteristics of the filter circuit must be adjusted for each device. The problem is that it is complicated, and even if the filter is adjusted, it is difficult to obtain a straightforward frequency response.

本発明は、この様な従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、原信号である微小信号電流を低周波数領域と高周波
数領域とに分けることなく検出、増幅することを可能と
し、直流から高周波数帯まで完全に平坦な周波数特性を
得ることを目的とする。
The present invention has been made in view of these conventional problems, and makes it possible to detect and amplify the minute signal current, which is the original signal, without dividing it into a low frequency region and a high frequency region. The aim is to obtain completely flat frequency characteristics up to high frequency bands.

〔問題点を解決する為の手段〕[Means for solving problems]

上記問題点の解決の為に本発明では、連続ダイノード型
電子増倍管やMCPの出力信号のように、高電圧レベル
にある微小信号電流を検出する、電流検出装置において
、高速高耐圧トランジスタを用いて高電圧レベルをアー
ス電圧近傍の低電圧レベルまでシフトするためのシフト
ダウン回路を形成すると共に、前記微小信号電流に応じ
た電流を前記シフトダウン回路に流入させる伝達回路を
設けたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention uses a high-speed, high-voltage transistor in a current detection device that detects a minute signal current at a high voltage level, such as the output signal of a continuous dynode electron multiplier tube or MCP. a transmission circuit for forming a shift-down circuit for shifting a high voltage level to a low voltage level in the vicinity of the ground voltage, and for causing a current corresponding to the minute signal current to flow into the shift-down circuit. shall be.

〔作 用〕[For production]

本発明では、従来の如く、原信号である高電圧レベルの
微小信号電流を低周波帯と高周波帯とに分離せずに検出
増幅できるので、簡単に直流から高周波帯まで平坦な周
波数特性を得ることができる。
In the present invention, since it is possible to detect and amplify a small signal current at a high voltage level, which is the original signal, without separating it into a low frequency band and a high frequency band as in the conventional case, it is possible to easily obtain flat frequency characteristics from direct current to high frequency band. be able to.

(実施例) 図は本発明の一実施例を示す回路図であり、MCPIの
アノードAにはトランジスタQ、のエミッタとトランジ
スタQ、のコレクタが接続されている。
(Embodiment) The figure is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, in which the emitter of a transistor Q and the collector of a transistor Q are connected to an anode A of the MCPI.

トランジスタQ、はバイアス電流を流すためのトランジ
スタであって、エミッタにはバイアス電流を供給するた
めの定電流源2(直流電流■8゜)が接続されている。
Transistor Q is a transistor for passing a bias current, and its emitter is connected to a constant current source 2 (DC current: 8°) for supplying the bias current.

トランジスタQ1のベースは、電源Ea(例えば+IK
V)と共通端子(アース)との間に接続された、ツェナ
ーダイオードDIと抵抗R,、R,とからなる直列接続
回路の、ツェナーダイオードD+ と抵抗Rhとの接続
点に接続されている。
The base of the transistor Q1 is connected to the power supply Ea (for example +IK
It is connected to the connection point between the Zener diode D+ and the resistor Rh of a series connection circuit consisting of the Zener diode DI and the resistors R, , R, connected between the Zener diode D+ and the common terminal (ground).

このツェナーダイオードD、は後述のカレントミラー回
路にバイアス電圧を与えるためのものである。
This Zener diode D is for applying a bias voltage to a current mirror circuit to be described later.

トランジスタQ、のコレクタはトランジスタQ、のコレ
クタとベース及びトランジスタQ、のベースにそれぞれ
接続されている。
The collector of transistor Q is connected to the collector and base of transistor Q and to the base of transistor Q, respectively.

トランジスタQ2の厚ミッタは抵抗R,を介して電源E
mに、またトランジスタQ、のエミッタは抵抗R2を介
して電源E6に、それぞれ接続されている。
The thick transmitter of transistor Q2 is connected to power supply E via resistor R.
The emitters of transistor Q and transistor Q are connected to a power source E6 via a resistor R2.

トランジスタQ、のコレクタは抵抗R1を介してトラン
ジスタQ4のエミッタに接続され、トランジスタQ4の
ベースはツェナーダイオードD。
The collector of transistor Q is connected to the emitter of transistor Q4 via resistor R1, and the base of transistor Q4 is connected to Zener diode D.

と抵抗R4との接続点に接続されている。ここでトラン
ジスタQz 、Qs 、抵抗R,、R,、R。
and the connection point between the resistor R4 and the resistor R4. Here, transistors Qz, Qs, resistors R,, R,, R.

はカレントミラー回路を構成しており、近似的に(Q、
エミッタ電流) −(Q、エミッタ電流) x (Rt /R+ )が成
立つようにできる。
constitutes a current mirror circuit, and approximately (Q,
Emitter current) - (Q, emitter current) x (Rt/R+) can be made to hold.

トランジスタQ4のコレクタはトランジスタQ5のエミ
ッタに接続され、トランジスタQ5のベースは抵抗R1
と抵抗R1との接続点に接続されている。
The collector of transistor Q4 is connected to the emitter of transistor Q5, and the base of transistor Q5 is connected to resistor R1.
and the connection point between the resistor R1 and the resistor R1.

トランジスタQ、のコレクタは抵抗R4を介して演算増
幅器ICIの反転入力端子に接続される一方、バイアス
電流供給用の定電流源3(直流電流■、。)が接続され
ている。演算増幅器ICIの非反転入力端子は共通端子
に接続され、反転入力端子にはフィードバック抵抗とし
て、抵抗R1が接続されている。
The collector of the transistor Q is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier ICI via a resistor R4, and is also connected to a constant current source 3 (DC current 2, .) for supplying bias current. The non-inverting input terminal of the operational amplifier ICI is connected to a common terminal, and the inverting input terminal is connected to a resistor R1 as a feedback resistor.

このような構成であるから、MCPIのアノードAは、
電源E■の電位から、ツェナーダイオードD、、)ラン
ジスタQ、のベース・エミッタ間の電圧降下分だけを差
引いた高電位に保たれている。従って、MCPIに電子
が入射すると、側壁に衝突して二次電子を発生すること
によりアノードAに達し、アノードAには信号電流10
が流れる。このようにしてMCPIから出力される微小
信号電流1.は、ベース接地トランジスタQ1のコレク
タ電流(Il+il)の信号電流11となる。(近似的
に1t−1t。、i 、−i。)。
Because of this configuration, the anode A of MCPI is
The potential is maintained at a high potential obtained by subtracting the voltage drop between the base and emitter of the Zener diode D, . Therefore, when electrons are incident on the MCPI, they collide with the side wall and generate secondary electrons, reaching the anode A, and the anode A receives a signal current of 10
flows. The minute signal current 1. outputted from MCPI in this way. becomes the signal current 11 of the collector current (Il+il) of the common base transistor Q1. (Approximately 1t-1t., i, -i.).

トランジスタQ、のコレクタ電流(+、+i。The collector current of transistor Q (+, +i.

)はほとんどがトランジスタQ!のエミッタ電流(1*
+i、)となる、(近似的に1.=1.、i、=i、)
) are mostly transistors Q! emitter current (1*
+i,), (approximately 1.=1.,i,=i,)
.

そして、カレントミラーの効果として、トランジスタQ
、のエミッタ電流(13+j、)は近似的に13−1.
x (R□/R8)、i、+mi!×(Rg /R1)
となる、すなわち抵抗R,,RgO値を適当に選択する
ことにより、信号電流を適当な倍率に増幅することがで
きる。
Then, as a current mirror effect, transistor Q
, the emitter current (13+j,) is approximately 13-1.
x (R□/R8), i, +mi! ×(Rg/R1)
That is, by appropriately selecting the values of the resistors R, , RgO, the signal current can be amplified to an appropriate magnification.

トランジスタQ3のエミッタ電流(Is+i*)はほぼ
そのコレクタ電流に等しく、それがベース接地トランジ
スタQ、のエミッタ電流([、++4)となる。
The emitter current (Is+i*) of the transistor Q3 is approximately equal to its collector current, which becomes the emitter current ([, ++4) of the common-base transistor Q.

トランジスタQ4のエミッタ電流(14+ia)はほぼ
そのコレクタ電流に等しく、それがベース接地トランジ
スタQsのエミッタ電流(1,+i、)となる。
The emitter current (14+ia) of the transistor Q4 is approximately equal to its collector current, which becomes the emitter current (1,+i,) of the common base transistor Qs.

従ッテ、近似的ニls −1m −Is 、Is −+
4−1.となる。
Following, approximately ls −1m −Is , Is −+
4-1. becomes.

ところで、電fIXE *の高電圧は、ツェナーダイオ
ードD1で若干減圧された後、抵抗R6、R,1にて分
圧される。従って本実施例では、R,−R7とし、トラ
ンジスタQ、 、Q、として600■程度の高耐圧でか
つ高周波数に応答する高速のトランジスタを使用し、か
つ定電流′a3の直流電流!、。をトランジスタQ、に
流れるバイアス電流I、にほぼ等しく設定することによ
り、トランジスタQ、のコレクタ電圧をほぼ共通端子の
電圧(アース電圧)まで落としている。
By the way, the high voltage of the electric current fIXE* is slightly reduced by the Zener diode D1, and then divided by the resistors R6, R,1. Therefore, in this embodiment, R and -R7 are used, transistors Q, and Q are high-speed transistors that have a high withstand voltage of about 600 mm and respond to high frequencies, and have a constant DC current of 'a3! ,. By setting almost equal to the bias current I flowing through the transistor Q, the collector voltage of the transistor Q is reduced to approximately the voltage of the common terminal (earth voltage).

その結果、。トランジスタQ、のコレクタに接続された
抵抗R4の端子には、低電圧レベルにある信号電流■、
とほぼ等しい電流が流入する。従って、抵抗R,、Rs
 、演算増幅器ICIで構成される電流電圧変換回路の
出力信号電圧VOはVO−−isxRs となる。
the result,. At the terminal of the resistor R4 connected to the collector of the transistor Q, there is a signal current ■, which is at a low voltage level.
A current approximately equal to that flows in. Therefore, the resistance R,, Rs
, the output signal voltage VO of the current-voltage conversion circuit constituted by the operational amplifier ICI becomes VO--isxRs.

このようにして、MCPIの出力である、高電圧レベル
にある微小信号電流I0は、周波数分離することなく低
電位にある微小信号電流i5に変換されるので、直流か
ら高周波数帯まで平坦な利得特性を有する回路を簡単に
得ることができる。
In this way, the small signal current I0 at a high voltage level, which is the output of the MCPI, is converted into the small signal current i5 at a low potential without frequency separation, so the gain is flat from DC to high frequency band. A circuit with these characteristics can be easily obtained.

また、上述の実施例では、高電圧レベルにある微小信号
電流I0をアース電圧近傍までその電圧レベルをシフト
する間に、カレントミラー回路(Qz、Qs、Ri 、
Rt−R1)により増幅できるので、極めて効率が良い
Further, in the above embodiment, while shifting the voltage level of the minute signal current I0 at the high voltage level to near the ground voltage, the current mirror circuits (Qz, Qs, Ri,
Rt-R1), which is extremely efficient.

勿論、上記実施例においては、高速高耐圧トランジスタ
をQ、 、Qsの2つ用いたが、このトランジスタの数
は1つでもまた3つ以上でも構わず、その数は電源E、
の電圧値や、トランジスタQ4、Qsの耐圧性能等に応
じて回路設計上の都合により決定されるものであり、さ
らに、カレントミラー回路は、微小信号電流をこの電流
に依存した電流として、高電圧レベルをアースレベル近
傍までシフトダウンするシフトダウン回路としての高速
高耐圧トランジスタに流入させる他の構成のものに置き
換えることができる。
Of course, in the above embodiment, two high-speed, high-voltage transistors Q, Q, and Qs are used, but the number of these transistors may be one or three or more.
This is determined by circuit design considerations, such as the voltage value of It can be replaced with another structure in which the signal flows into a high-speed, high-voltage transistor serving as a shift-down circuit that shifts the level down to near the ground level.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の様に本発明によれば信号電流は、周波数分離され
ることなく、検出されるので、その周波数特性は直流か
ら高周波数帯まで簡単に平坦なものが得られる利点があ
る。
As described above, according to the present invention, since the signal current is detected without frequency separation, there is an advantage that the frequency characteristic can easily be flat from the direct current to the high frequency band.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は、本発明の一実施例の回路図、である。 〔主要部分の符号の説明〕 1・・・MCP。 Q□%Q!・・・高速トランジスタ、 Ri 、Rz 、Rs・・・抵抗、 Q、 、Qs・・・高速高耐圧トランジスタ、10・・
・高電圧レベルにある信号電流、i、・・・低電圧レベ
ルにシフトダウンされた信号電流。
The figure is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. [Explanation of symbols of main parts] 1...MCP. Q□%Q! ...High speed transistor, Ri, Rz, Rs...Resistor, Q, , Qs...High speed high voltage transistor, 10...
- Signal current at high voltage level, i, . . . signal current shifted down to low voltage level.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 高電圧レベルにある微小信号電流を検出する電流検出装
置において、高速高耐圧トランジスタを用いて高電圧レ
ベルをアース電圧近傍の低電圧レベルまでシフトするた
めのシフトダウン回路を形成すると共に、前記微小信号
電流に応じた電流を前記シフトダウン回路に流入させる
伝達回路を設けたことを特徴とする電流検出装置。
In a current detection device that detects a minute signal current at a high voltage level, a shift-down circuit for shifting the high voltage level to a low voltage level near the ground voltage is formed using a high-speed, high-voltage transistor, and the minute signal current is A current detection device comprising a transmission circuit that causes a current corresponding to the current to flow into the shift down circuit.
JP63330029A 1988-12-27 1988-12-27 Current detector Pending JPH02173574A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016024941A (en) * 2014-07-18 2016-02-08 浜松ホトニクス株式会社 Output circuit for electron multiplier tube

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60225068A (en) * 1984-03-30 1985-11-09 アソシアシオン プ−ル ラ ルシエルシエ エ ル デブロプマン デ メトデ エ プロセシユス アンデユストリエル(アルミネ) Method of measuring feeble signal at high potential and electronic circuit for measuring said signal

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