PL67318B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.Y1973 67318 KI. 21a*,3t/04 MKP H03k 6/02 Twórca wynalazku: Andrzej Ostrowski Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Wzmacniacz impulsów pradu zwlaszcza z impulsowego detektora promieniowania jadrowego Przedmiotem wynalazku jest wzmacniacz impul¬ sów pradu z detektora promieniowania jadrowego.W wielu przypadkach zastosowan detektorów im¬ pulsowych ido pomiarów promieniowania jadrowe¬ go korzystnym jest wzmacnianie impulsów pradu wytwarzanych w detektorze wprowadzonym w po¬ le mierzonego promieniowania. Wystepuje to w szczególnosci przy pomiarach strumienia neutro¬ nów w reaktorze jadrowym, dokonywanych komo¬ rami rozszczepieniowymi lub licznikami proporcjo¬ nalnymi.Wzgledy konstrukcyjne i materialowe nakazuja stosowanie dlugiego kabla miedzy detektorami, a aparatura wzmacniajaca. Wymagania malego czasu rozdzielczego oraz eliminacji szumów wla¬ snych ukladu pomiarowego preferuja stosowanie w 'tych warunkach pradowego odbioru sygnalu z detektora. Uklady realizujace ten sposób odbio¬ ru sygnalu wykorzystuja wzmacniacze o niskiej impedancji wejsciowej, która w polaczeniu z uzu¬ pelniajacym rezystorem szeregowym stanowi im- pedanicje dopasowujaca opornosc charakterystycz¬ na przesylowego kaibla koncentrycznego wielkiej czestotliwosci.Kabel przesylowy, dopasowany jest w iten spo¬ sób od strony wzmacniacza odbierajacego sygnal.Na drugim koncu, gdzie przelaczany jest detektor promieniowania wystepuja warunki rozwarcia to znaczy kabel jest niedopasowany. Ze wzgledu na krótkie czasy zbierania ladunku wyzwalanego mie- 10 15 20 25 30 rzanym promieniowaniem w detektorze od wzmac¬ niaczy pradu wymaga sie pracy w pasmie kilku¬ nastu ido kilkudziesieciu megaherców,. Stosowane wzmocnienia w pierwszym -czlonie aparatury, trak¬ towanym czesto jako przedwzmacniacz wynosza okolo 60 dB.Jednym z rozwiazan ukladowych jest zastoso¬ wanie jiako stopnia wejsciowego — wzmacniacza tranzystorowego w ukladzie ze wspólna baza, któ¬ rego niska imipedencja wejsciowa 'uzupelniania jest zewnetrznym rezystorem szeregowym do wartosci wymaganej dla dopasowania kabla przesylowego.Innym stonowanym rozwiazaniem jesit szerokopas¬ mowy tranzystorowy wzmacniacz operacyjny, skla¬ dajacy sie z kilku stopni wzmacniajacych objetych petla ujemnego sprzezenia zwrotnego. Szeregowy rezystor prowadzacy sygnal do punktu sumowania wzmacniacza operacyjnego pelni role impedancji dopasowujacej kabel.Rozwiazamiie pierwsze przy calej swej prostocie, bedacej glówna zaleta, nie jest zadawalajace w wiekszosci zastosowan, poniewaz nie zapewnia wymaganej duzej stalosci wzmocnienia. Równiez jakosc (dopasowania dlugiego kabla w funkcji cze¬ stotliwosci jest niedostateczna, poniewaz impedan- cja wejsciowa emitera stanowiaca znaczna czesc impedancji dopasowujacej kabel nie jest stala w szerokim pasmie czestotliwosci.Rozwiazania stosujace wzmacniacz operacyjny zapewniaja wymagana stalosc wzmocnienia, jed- 67318,, ,—, ;.. 3 nakze stosowalnie ich (Wiiaze sie 2 niedogD0iiK6ciami realizacji wielostopniowego ukladu objetego ujem¬ nym sprzezeniem zwrotnym w warunkach gdy impedancje dolaczone do wejscia nie sa ustalone, co wystepuje przy róznych dlugosciach kabla wej¬ sciowego, który ma (koncu od strony detektora jest niedopasowany. Wystepuja równiez tnudinosci w skutecznym ekranowaniu przed wplywem ze¬ wnetrznych zaklócen malo zwartego geometrycznie ukladu. Wobec niskich poziomów wzmacnianych sygnalów oraz obecnosci i pracy licznych urzadzen eletota^»cznych, których Jednoczesna praca w przy¬ padku stosowania omawianych ukladów np. dla pomiarów iw reaktorze jadrowym jest nie do umi- kniegia^ elaiMnaicja wplywu zewnetrznych zaklócen elektrycznych ma zkskdinicze znaczenie.Znane sa uklady stosujace na wejsciu mikro- mdndalnjir^we wzmacniacze scalone, lecz maja one ograniczone aasitosjo^anie do detektorów o duzych wartosciach pradu w 'impulsie i dlatego nie nadaja sie np. dla komór rozszczepieniowych. Wynika to stad, ze wsipólczesne wzmacniacze scalone wyko¬ nane sa itechnologia plenairna i jako takie odzna¬ czaja sie zbyt duza wartoscia szumów iw odinie- sieniiu do [wejscia w rozpatrywanym zakresie cze- stoMiwoscii.Celem wynalazku jest opracowanie takiego ukla¬ du wzmacniajacego impuls pradu z detektora pro¬ mieniowania jadrowego, w szczególnosci komory rozszczepieniowej, który nie mialby podanych wy¬ zej ograniczen i niedogodnosci.Gel ten zostal osiagniety przez opracowanie ukla¬ du wzmacniacza pradu skladajacego sie z dwu czlonów wzmacniajacych wykonanych w "technice pólprzewodnikowej z zastosowaniem silnego ujem¬ nego sprzezenia zwrotnego w kazdym z czlonów, charakteryzujacy sie tym, ze sygnal wejsciowy z dtetekitora podawany jest na pierwszy tranzystor dyfuzyjny polaczony w ukladzie ze wspólna baza, do kolektora którego dolaczona jestt baza drugiego tranzystora, którego obciazeniem jest baza trze¬ ciego (tranzystora oraz dwa szeregowo polaczone oporniki przy czym pomiedzy emiter .trzeciego tranzystora, a punkt polaczenia oporników wlaczo¬ ny jest kondensator sprzezenia dodatniego, zas sy¬ gnal z wyjscia pierwszego czlonu podawany jest na nieodiwracajace fazy wejscie scalonego wzmac¬ niacza operacyjnego stanowiacego drugi czlon wzmacniajacy.Zastosowanie sprzezenia ujemnego obejmujacego pierwszy czlon wzmacniajacy, daje duza wartosc wspólczynnika oddzialywania zwrotnego w Wyniku czego uzyskuje sie niska wartosc impedancji wi¬ dzianej w punkcie polaczenia rezystorów sprzeze¬ nia zwrotnego z emoiterem .tranzystora wejsciowego, co umozliwia precyzyjne dopasowanie kabla w szerokim zakresie czestotliwosci droga dobrania rezystora szeregowego na wartosc impedancji cha¬ rakterystycznej (kabla.Zastosowanie na wejsciu tranzystora dyfuzyjnego w ukladzie ze wspólna baza umozliwia osiagniecia malej wartosci sygnalu szumów wlasnych ukladu.W drugim czlonie wzmacniacza wykorzystano sca¬ lony szerokopasmowy wzmacniacz operacyjny o dwu wejsciach, którego nieodwraoajaoe faze wej¬ scie dolaczone jest do wyjscia pierwszego czlonu, 67318 4 a do wejscia odwracajacego faze dolaczono obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego, calkowicie okreslajacy wielkosc wzmocnienia napieciowego drugiego czlonu, przy czym wzmocnienie to stano- 5 wi przewazajaca czesc calego wzmocnienia oikladu omawianego.Fraedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na schemacie ideowym, na któ¬ rym w obszarze ograniczonym linia przerywana io pokazano .uklad wzmacniacza impulsów pradu z komory rozszczepieniowej. Komora rozszczepie- niowa oraz kalbel przemyslowy pokazane sa w le¬ wej czesci rysunku.Sygnal wejsciowy doprowadzony jest przez od- 15 dzielajacy napiecie zasilania komary kondensator Ol i rezystor Rl o wartosci równej impedancji charakterystycznej kabla przesylowego do emite¬ ra tranzystora Tl, którego baza zwarta jest do potencjalu zerowego ukladu. Rezystor R2 zalaczony 20 do emitera tranzystora Tl doprowadza sygnal ujemnego sprzezenia zwrotnego, rezystor R3 sluzy do ustalenia punktu pracy tranzystora Tl.Kolektor tranzystora Tl polaczony jest z baza tranzystora T2, którego emiter jest zwarty dla 25 skladowej zmiennej do masy kondensatorem C2.Do kolektora tranzystora T2 dolaczone jest dzielo¬ ne obciazenie w postaci dwu szeregowo polaczo¬ nych rezystorów R4 i R5 oraz baza tranzystora T3 pracujacego w ukladzie wtórnika emiterowego. 30 Emiter tranzystora T3 polaczony jest kondensato¬ rem C3 z punktem polaczenia rezystorów R4 i R5 realizujac sprzezenie typu bootstrap dla zapewnie¬ nia, iz wzmocnienie napieciowe tranzystora T2 ograniczone jest glównie przez impedancje wyj- 35 sciowa kolektora tranzystora T2.Eto emitera tranzystora T3 dolaczona jest baza tranzystora T4 stanowiacego nastepny wtórnik.Tranzystory Tl, T2, T3, T4 wraz ze wspólpracuja¬ cymi elementami sitanowia pierwszy czlon wzmac¬ niacza impulsów pradu realizujacy wzmocnienie 40 napieciowe 10 mierzone od wejscia z kabla prze¬ sylowego na rezystor dopasowujacy Rl do wyjscia z emitera T4', okreslajacy niski poziom szumów. iNiska impedancja widziana w punkcie polacze¬ nia Rl, R2, R3 i emitera .tranzystora Tl jest po- 45 mijaina z punktu widzenia dopasowania kabla.Emiter tranzystora T4 stanowiacy wyjscie pierw¬ szego czlonu wzmacniajacego polaczony jest za pomoca kondensatora C4 z wejsciem nieodiwraca- jacym faze scalonego wzmaaniacza operacyjnego 50 W. Do wejscia odwracajacego faze wzmacniacza W dolaczony jest okreslajacy wzmocnienie obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego skladajacy sie z rezystora R6, którego drugi koniec zalaczony jest do potencjalu zerowego oraz opornika R7, którego 55 drugi koniec zalaczony jest na wyjscie wzmacnia¬ cza.Uklad wykonany wedlug podanych wyzej zasad umozliwia osiagniecie niskiego poziomu szumów odniesionych do wejscia, dobrej stalosci wzmocnie- 60 nia, precyzyjnego dopasowania kabla przesylowego w szerokim pasmie czestotliwosci, a zwarta kon¬ strukcja zwiazana z uzyciem ukladu scalonego umozliwia eliminacje wplywu zaklócen zewnetrz¬ nych droga skutecznego ekranowania i filtrowania 85 napiec zasilajacych.67318 6 Rozdzielenie funkcja sterowania i sprzezenia zwrotnego miedzy dwa wejscia ukladu scalonego umozliwilo osiagniecie isrt^bilnej pracy ukladu w rozpatrywanym pasmie 'Czestotliwosci w róz¬ nych warunkach wysterowania wejscia. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Wzmacniacz (impulsów pradu zwlaszcza z impul¬ sowego detektora promieniowania jadrowego, skla¬ dajacy sie z dwu czlonów wzmacniajacych wyko¬ nanych w technice pólprzewodnikowej z zastoso¬ waniem silnego ujemnego sprzezenia zwrotnego w kazdym z czlonów znamienny tym, ze sygnal wejsciowy z detektora podawany jest na pierwszy tranzystor dyfuzyjny (Tl) polaczony w ukladzie 5 ze wspólna baza, do kolektora którego dolaczona jest baza drugiego tranzystora (T2), którego obcia¬ zeniem jest baza trzeciego tranzystora (T3) oraz dwa szeregowo polaczone oporniki (R4) i (R5), przy czym pomiedzy emiter trzeciego itranzystora (T3), io a punkt polaczenia oporników wlaczony jest kon¬ densator sprzezenia dodatniego i(C3), zas sygnal z wyjscia pierwszego -czlonu podawany jest na nieodwracajace fazy wejscie scalonego wzmacnia¬ cza operacyjnego (W) stanowiacego drugi czlon 15 wzmacniajacy.KI. 21a1,36/04 67318 MKP H03k 6/02 Krak. Zakl. Graf. Nr 1, zam. 549/72 — 105 Cena zl 10.— PL PL