"半导体探测器输出电流检测系统前置放大器设计"
半导体探测器输出电流检测系统前置放大器设计是半导体探测器输出电流检测系统的关键组件之一。该设计的目的是设计一个前置放大器,以满足半导体探测器输出电流检测系统的需求。
半导体探测器
半导体探测器是一种特殊的半导体二极管,使用半导体材料作为探测介质。加在二极管上的反向电压增加灵敏区厚度并产生较强电场,辐射粒子进入灵敏区后产生电子-空穴对。电子-空穴在灵敏区强电场的作用下迅速分解,并分别被两极板所收集,从而产生弱电流信号。
前置放大器设计
前置放大器是半导体探测器输出电流检测系统的关键组件之一。该设计使用超低偏置电流运放ADA4530,采用单个反馈电阻和T型反馈网络的L/V变换前置放大电路组成。测试结果表明,该前置放大器的放大倍数可达10mV/pA,直流偏移为8V;对于pA级分辨率,其输出噪声电压频谱密度仅为17.75nV/√Hz,输出总噪声为409μV;可用于A-pA范围内的核辐射探测器电流信号测量。
TINA-TI仿真软件
TINA-TI是德州仪器(TI)公司与DesignSoft公司联合作为客户提供的一个基于PSPICE引擎的电路仿真工具。可对各种电路进行设计、测试和故障诊断,提供多种分析功能,包括SPICE的所有传统直流、交流、瞬态、频域、噪声分析等功能。TINA-TI的模型库中的各类元器件、集成电路模型多达数千种。还可以通过添加宏的方式添加用户所需器件。
I/V变换方法
半导体辐射探测器输出电流的前置放大器实质上是一个I/V变换器,是将待测的微弱电流信号转换并放大到一个较大、易测量的电压范围,通过后级对此电压的测量来得到微弱电流信号的方法。实现I/V变换一般有两种方法,一种是使用输入电阻R将电流转换为电压后再进行放大,另一种是利用负反馈降低输入阻抗,实现纯粹的电流输入的前置放大器,称为跨阻放大器。
跨阻放大器
跨阻放大器对于运放要求非常高,需要谨慎选择偏置电流小的运放,因为偏置电流对电流输入的影响非常大。同时,跨阻放大器也需要谨慎选择反馈电阻的值,以确保电流输入的精度和稳定性。
该设计的前置放大器可以满足半导体探测器输出电流检测系统的需求,实现高灵敏度、低噪声的电流输入前置放大器。