(1)用運算放大器設計電流—電壓(I—V)變換電路。輸出電壓可用V0=-IA×RF表示。圖4-3-24是前置放大器的電流—電壓變換輸出電路。
在使用前置放大器I—V變換器時,作為決定最小測試電流因素是I—V變換器的運算放大器輸入偏置電流IB、反饋電阻RF的質量,使用的絕緣材料質量、布線的方法等。
此外,因為光電倍增管上加有高壓,為了保護I—V變換器,運算放大器輸入端設計有保護電阻RP和D1、D2二極管;當測量較小的電流時(10-11A)用同軸電纜輸入,由于電纜的容抗和RF形成振蕩回路,使信號產生擺動現象和產生噪聲,解決方法是在RF上并聯一個小電容CF,那時會降低響應速度。
(2)脈沖工作狀態的輸出電路。如圖4-3-25所示,光電倍增管在脈沖工作狀態時,無論采用負高壓還是正高壓供電,在陽極輸出回路里都需要接上一個負載電阻RL、一個耦合電容CL。一方面可以保護后續電路,另一方面也可以去掉直流分量。由于光電倍增管具有高輸出阻抗,為了電路更匹配,在陽極輸出與后續電路之間,接上前置放大器射極跟隨器。
這里需要注意下列問題:
①A、R、C回路問題,即一光電倍增管陽極電容CP、陽極連線和元件分布電容CS以及跟隨器輸入電容CL;
②基線漂移問題:R、C時間常數過大或過小;
③耦合電容特性阻抗問題;
④減小電容C對降低工作電壓和噪聲,對提高輸出信號幅度和改善坪特性都是非常重要的。
(3)20世紀六七十年代,國產碳氧比能譜測井儀器探測器曾用過的晶體管懷特跟隨器如圖4-3-26所示。
(4)20世紀80年代,國產碳氧比能譜測井儀器探測器曾用過的晶體管線性放大器如圖4-3-27所示。該線性放大器放大1~10倍左右,通過七芯電纜的中間芯可直接向地面儀器線性傳輸井下信號。
(5)20世紀90年代,國產碳氧比能譜測井儀器探測器曾用過的運算放大器線性放大器如圖4-3-28所示。
(6)對線性放大器的要求:
①輸出脈沖必須是能量的單調函數——輸入脈沖幅度,不應影響探測器所能達到的能量分辨率。半導體探測器能量分辨率(FWHM)高達千分之幾,放大器系統引起的寬度增加應保持在0.1%以下,即頻率響應要高。
②噪聲低,應按最佳訊號噪聲比來選擇脈沖形狀。主放大器的噪聲必須比探測器和前置放大器共同產生的噪聲低。也不應當把外界和內部電源(如交流聲)形成的無關訊號撿來放大。
③對高計數率脈沖,像“堆積”、“搭邊”的綜和效應,應當很低。即使出現引起過載的大脈沖,對小脈沖仍應正確放大。
④增益隨溫度變化要小,長期穩定度要高。在放大器中保留時間信息也是一個重要特性。
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