Снятие сигнала с ФЭУ, схема пред-усилителя для счета и интегрирования Опции

[Rockstein]

Не хочу раздувать уже создавшийся офф-топ, поэтому создаю эту тему.

Имеется ФЭУ от хамаматсу H7422-40 ( http://doc.chipfind.ru/pdf/hamamatsu/h7422.pdf ). Он имеет встоенный источник высокого напряжения и охлаждение на пельтье для понижения шума. Так же имеется защита при токе больше 6 мкА, хотя макс всего 2 мкА. Сигнал с анода выводится через BNC разъем.

Требуется сделать предусилитель с выходом для счетчика и интегрированного сигнала. Выкладываю схему своего варианта пред-усилителя на обсуждение.
 PMT_PreAmp.sch ( 337.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1189

Формат eagle 5. Схема, конечно же, не идеальна. Выражаю благодарность jam за помощь и советы.

Собрал почти навесным монтажем на цельной плате и засунул с ВЧ-экранированную коробку. Разделительный кондер на входе, а так же диоды я не ставил. 1 Гигом разряжает входную емкость ФЭУ, так что никакого высокого там не натекает. Вообщем теперь о грустном. Входной каскад дает импульсы где-то 40нс на выходе, при том что на входе в среднем где-то 3-5 нс. Усиление можно и единичное сделать, сиграла там достаточно. Но почему-то с инвертирующим включением AD8014 не получается такой скорости, даже при Rg=Rf=1ком. В неинвертирующем включении, когда выход фэу на 50Ом зашунтирован и потом на вход AD8014 добиваюсь 5нс, но поясляется овершутинг, хотя выход через 50Ом на RG58 кабель и потом на осциллоскопе 50Ом терминатор. Подскажите как добится 5 нс. Может кто другой усилитель посоветует?

Еще одна проблема с интегратором. Так как AD8014 дает на выходе несколько мВ оффсет, напрямую интегратор входит в насыщение. Поэтому сначала обрезаю DC и пускаю только AC на интегратор. Но скважность импульсов настолько мала, что интегрированный сигнал просто тонет в шуме, который гже-то около двух мВ пик-пик. Много чего перепробовал, и сначала интегрировать на RC-цепочке, потом усилять и активный low-pass. Результат не утешительный. Зато если выход ФЭУ пустить на трансимпедансный усилетель на AD549, то интегрированный сигнал снимается прекрасно. Вот только нужно и считать и интегрировать.

Выглядел у америкосов следующий девайс Супер-пупер малошумящий усилитель заряда. Стоит ли под него копать?

[Rockstein]

Решил проблему следующим образом:
разделил сигнал прямо на входе (см. схему). Ну тоесть выход ФЭУ пустил на прямую на AD549 для интегрирования и через разделяющий кондер на AD8014 для снятия импульсов. Конечно это компромис. И если в ОС у интегратора будет большая емкость, то пульсы будут ей гасится. А если разделительный конденсатор портит возрастающий фронт, про спадающий я молчу, он и так растягиватся. Второй каскад на AD8014 вообще-то и не нужен, но все таки решил им дотянуть большие импульсы до 1В амплитуды макс.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 PMT_PreAmp.sch ( 133.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 44

 

[jam]

Решил проблему следующим образом:
разделил сигнал прямо на входе (см. схему). Ну тоесть выход ФЭУ пустил на прямую на AD549 для интегрирования и через разделяющий кондер на AD8014 для снятия импульсов. Конечно это компромис. И если в ОС у интегратора будет большая емкость, то пульсы будут ей гасится. А если разделительный конденсатор портит возрастающий фронт, про спадающий я молчу, он и так растягиватся. Второй каскад на AD8014 вообще-то и не нужен, но все таки решил им дотянуть большие импульсы до 1В амплитуды макс.

Принимая во внимание большую ёмкость фэу , думаю , что схема правильная...многие уже хотели сделать такой гибрид - один канал на время, второй на амплитуду, но удачных реализаций пока не видел... Надеюсь, что Ваша удачная. На днях посмотрю на спайсе, что получилось... Если можно , пришлите выходной сигнал - если есть генератор с хорошими фронтами, то стоит подать на вход через 1пф....

[Rockstein]

Принимая во внимание большую ёмкость фэу , думаю , что схема правильная...многие уже хотели сделать такой гибрид - один канал на время, второй на амплитуду, но удачных реализаций пока не видел... Надеюсь, что Ваша удачная. На днях посмотрю на спайсе, что получилось... Если можно , пришлите выходной сигнал - если есть генератор с хорошими фронтами, то стоит подать на вход через 1пф....

Хорошо, попробую, у нас есть тектроникс осцилограф, туда можно усб флеш вставить. Сделаю пару скриншотов. К сожалению генератора с хорошими фронтами нет и не предвидится. Слышал, если транзистор пробивать, то фронты очень крутые. Видел где-то схему, основанную на этом эффекте.

Я тоже надеюсь, что мое решение удовлетворит. Но пока проблемы с линеакйностью при счете. Интегральный сигнал довольно неплохой, а вот считает хуже 4% линейность. даже до в диапазоне до 1 Килоимпульса. Грешу на компаратор и зависимость порога срабатывания от амплитуды и скважности импульсов. А какую вообще линейность стоит ожидать от фэу такого класса (н7422)?

Проблема с компаратором состоит в следующем, нужно опустить порог чуть выше уровня шума. Допустим 1мВ. А оффсет у AD8014 в данном включении составляет 20мВ. Чтобы убрать оффсет вставляю полосовой фильтр из rlc с плохой добротностью, чтоб без пика, где-то на 1-100Мгц. Уходит постояный оффсет, но появляются неприятные овершуты ниже нуля. И потом уровень медленно поднимается либо до нуля либо пока не прийдет следующий импульс. Вообще на сколько я понял высокоскоростные компараторы не отличаются точностью. Реально ли таким компаратором ловить пульсы по такому низкому порогу в 1мВ к земле, естессно питание биполярное (+-5В)

У меня пока стоит выбор между LT1719 и LT1016. Первый быстрее и есть возможность раздельного питания. Второй, вроде, по-медленнее и по прожерливее, но точнее. Что посоветуете?

Раздельное питание нужно только для согласования уровней с логикой или его можно еще и как развязку между грязным питанием логики и прецизионным аналоговым использовать? Ну тоесть чтобы возвратные токи из грязного питания не текли на чистую землю через вот такой вот компаратор.



@jam: А вы какой SPICE пользуетесь?
Я сейчас набросал схему в свежеустановленном мультисиме, все проблемы на лицо. Файлик мультисимовский прилагаю.
Длинный задний фронт никуда не деть. И откуда этот овершут ниже нуля берется. Если мелкий импульс прийдет, когда задний фронт большого еще не спал, то он останется незамеченным. Вообщем порог компаратора не имеет смысла делать меньше чем овершут. В моем случае около 50 мВ.

Странно, но я не смог загрузить файл с расширением ms10. Переименовал его в .sch. Просьба вернуть назад расширение .ms10

Прикрепленные файлы

 PMT_FrontEnd.rename_to_ms10.sch ( 158.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47