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题目:电子探测器前端读出电路技术研究

关键词:电子探测器,电荷灵敏前置放大器,极零相消电路,有源积分滤波电路,低噪声

  摘要



      在地球周围存在着极其复杂的空间辐射环境,其中包括着大量的高、低能的电子,这些辐射会使航天器内部的电子元器件发生单粒子效应(SEE)、总剂量效应、充放电效应和辐射位移效应等现象,严重损害航天器的在轨运行寿命。因此需要对空间辐射环境进行长期而有效的探测,建立更加完善的辐射模型,为航天活动提供有力保障。在此背景下,世界各国都在积极研制用于空间探测的各种辐射探测器,而电子探测器就是其中之一。  

      目前的电子探测器大多数采用半导体材料,它的主要原理是利用射线与物质的相互作用,但是由于射线与探测器灵敏区发生相互作用产生的电荷量非常少,产生的信号上升时间又很短,因此对电子探测器的输出信号的测量难度很大。需要设计一种噪声很低、处理速度快的电路来读取此信号。本文设计的电路包括电荷灵敏前置放大器、极零相消电路和有源积分滤波放大电路。其中在前置放大电路的设计中采用了 的高速低噪声运放,输入级采用了噪声电压谱密度为 的场效应管,根据对电路响应时间的要求调节滤波电路的时间常数。随后对电路进行了仿真,对实际电路板进行了测试。论文特点是分析了前放和探测器之间的隔直电容的作用,对其由于位置和大小的不同对电路产生的影响进行了详细的仿真。