[Rockstein 0]

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

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?

[jam 0]

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

Входной каскад дает импульсы где-то 40нс на выходе, при том что на входе в среднем где-то 3-5 нс.

Это нормально - если Вы убрали коаксиальный кабель, то остаётся только выделить фильтром передний фронт - это будут те самые 3-5нс.

 

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.

Ну если Вы обрезали DC - то на выходе интегратора всегда будет ноль... Второе - чтобы интегратор мог интегрировать он должен быть достаточно быстрым... AD711 в данном случае не годятся.

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

Мы тоже делаем подобные гибридки - у моих параметры лучше. Однако это отдельный вид спорта...

Кстати - Вы так и не сообщили какая у Вас максимальная загрузка - если она менее 1Мгц, то можно предложить и другие решения.

[Rockstein 0]

Это нормально - если Вы убрали коаксиальный кабель, то остаётся только выделить фильтром передний фронт - это будут те самые 3-5нс.

 

Смотрю через кабель, на 50Ом нагрузку. Тоесть с выхода АД8014 через 51Ом на кабель и на осциллоскопе теминирую через Т-разветвитель тоже 51 Омом. Сегодня попробую AD8000, он быстрее, но потребляет много.

 

Ну если Вы обрезали DC - то на выходе интегратора всегда будет ноль... Второе - чтобы интегратор мог интегрировать он должен быть достаточно быстрым... AD711 в данном случае не годятся.

 

Да c AD711 никаких результатов, обрезаю DC первыйм каскадом, потом lowpass вторым и получается такой бандпасс с частотой среза где-то 10гц-10кгц. А на выходе ноль, ну тоеть только шумы около миливольта. И при 10кГц, которые я считаю сигнал интегратора тонет в шуме.

Можно ли просто поставить пассивный фильтр и потом сигнал усиливать? Непонятно зачем нужен быстрый, ведь все равно вч обрезана.

И еще, если сигнал проинтегрировать, то получиться несколько микровольт на выходе при моей загрузке. А шум у меня около миливольта.

 

Мы тоже делаем подобные гибридки - у моих параметры лучше. Однако это отдельный вид спорта...

Кстати - Вы так и не сообщили какая у Вас максимальная загрузка - если она менее 1Мгц, то можно предложить и другие решения.

 

Это наверное для физиков ядерщиков, где сигнал вообще очень маленький и нужно его усилить. Я понял что в моем случае мне это не надо, так как сигнала у меня достаточно. Загруженность меньше 1Мгц это точно. Потому что пробы со 100mSv дают макс 100кГц. А выше этой дозы мерять не нужно. Вопрос стоит ли заморачиватся с интегратором, если такая маленькая частота. Мне нужен интегратор, чтобы проверить линиарность при счете и подобрать уровень отсечки компаратору. А как Вы выбираете уровень отсечки?

[stells 12]

я недавно помучился с AD8012 и вернулся к старой проверенной схемке на 2-х транзисторах BC817. всплеск она дает на фронтах, потому как шибко быстрая, а значит искажает амплитуду импульса. с выхода усилителя у меня сигнал идет на вход компаратора контроллера (второй вход компаратора - регулируемый ШИМом, таким образом настраивается порог дискриминации). контроллер просто считает импульсы по прерыванию от компаратора

[stells 12]

перепутал, я пробовал max4012 (600V/us)

[jam 0]

Смотрю через кабель, на 50Ом нагрузку. Тоесть с выхода АД8014 через 51Ом на кабель и на осциллоскопе теминирую через Т-разветвитель тоже 51 Омом. Сегодня попробую AD8000, он быстрее, но потребляет много.

Про кабель это между фэу и входным каскадом - мне показалось , что Вы между ними поставили кабель - этого делать не следует - важен каждый пф.

Загруженность меньше 1Мгц это точно. Потому что пробы со 100mSv дают макс 100кГц. А выше этой дозы мерять не нужно.

Ну тогда всё гораздо проще - поставте вместо ad8014 ad8038 с резистором 100ком в обратной связи - получите пилу с входным вронтом 100нс и длинным задним,

[Rockstein 0]

Про кабель это между фэу и входным каскадом - мне показалось , что Вы между ними поставили кабель - этого делать не следует - важен каждый пф.

Нет, кабель между осциллоскопом и выходом усилителя около метра. Между ФЭУ и входом 15см кабеля, просто нет возможности напрямую плату втыкнуто.

 

А в этой "пиле" энергия импульса сохранится, тоесть будет ли интеграл этой пилы пропорционален интегралу самого сигнала, как если бы сразу выход ФЭУ на трансимпедансный усилитель пускать.

 

Мне кажется при 100ком Rf и 50Ом Rg полоса очень уж сузится и будет насыщение. Мне максимум усиление 10 надо. Хотя если импульсы будут шире, то амплитуда должна быть соответственно меньше. Попробую обязательно

Изменено 21 октября, 2009 пользователем Rockstein

[stells 12]

А в этой "пиле" энергия импульса сохранится, тоесть будет ли интеграл этой пилы пропорционален интегралу самого сигнала, как если бы сразу выход ФЭУ на трансимпедансный усилитель пускать.

в том-то и дело... смотря какой задний фронт пилы и частота импульсов

[Rockstein 0]

я недавно помучился с AD8012 и вернулся к старой проверенной схемке на 2-х транзисторах BC817. всплеск она дает на фронтах, потому как шибко быстрая, а значит искажает амплитуду импульса. с выхода усилителя у меня сигнал идет на вход компаратора контроллера (второй вход компаратора - регулируемый ШИМом, таким образом настраивается порог дискриминации). контроллер просто считает импульсы по прерыванию от компаратора

 

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

[stells 12]

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

видимо в связи с тем, что сигнал на аноде ФЭУ отрицательной полярности

[jam 0]

А зачем ставят полевик на вход? Например в случае с A250, смотри картинку в первом посте.

Полевик ставят потому что у биполярника большой ток базы , который шумит... Но на частотах выше 20Мгц более важна крутизна , чем ток утечки, поэтому там ставят биполярники, выше 300Мгц ставят GaAs полевики и биполярники, выше 1000 - GaAs и SiGe.

15см кабеля это очень много - поэтому и работает плохо... AD8038 работать будет линейно, но придётся уменьшить напряжение на фэу.

[Rockstein 0]

Полевик ставят потому что у биполярника большой ток базы , который шумит... Но на частотах выше 20Мгц более важна крутизна , чем ток утечки, поэтому там ставят биполярники, выше 300Мгц ставят GaAs полевики и биполярники, выше 1000 - GaAs и SiGe.

15см кабеля это очень много - поэтому и работает плохо... AD8038 работать будет линейно, но придётся уменьшить напряжение на фэу.

 

Ясно. Спасибо. Можно было бы, конечно, и самому догадаться.

 

Исходя из того, что сигнал на выходе ФЭУ у меня сильный, думаю в моем случае ставить транзисторы нет смысла. Все равно в ОУ на входе стоят. AD8038 пока достать не могу, но при возможности попробую. Пока что попробовал AD8000 с 1.5Ггц полосой. Делаю усиление 20 с Rg=50Ом и Rf=1кОм, раскачиваю до 1В при больших импульсах.Правда такие очень редко попадаются. Полоса сужается до импульса в 10нс и где-то 2нс переднего фрона. Теоретически могу еще заузить полосу не увеличиваю усиление. Вообще им доволен. Единственное с искажением и нелинейностью не могу проверить.

 

Вопрос, неужели AD8000 с усилением 20 искажает сигнал и шумит больше чем AD8038? Тоесть зачем нужен такой медленный, он ведь импульсы растянет и чтобы амплитуду такую же получить, нужно усиление порядка 200. Лучше интегрировать?

 

Если уменьшу напряжение на ФЭУ, то не увижу слабого сигнала. Пока что темновой ток у меня в среднем 30 фотонов в секунду. Проба в 0,1mSv дает мне где-то 200фотонов без вычета темнового тока. А хотелось бы еще и 0,01 mSv увидеть.

 

С удовольствием выкинул бы эти 15см кабеля, если придумаю как соединить два BNC-папы без кабеля(кабель обычно имеет мама-мама разъемы). Не могу найти подходящую маму, которую в корпус вмонтировать можно. Да и емкость кабеля по сравнению с входной емкостью ФЭУ (где-то 100пФ) на порядок меньше.

 

А как дело обстоит с линейностью при счете? и как ее лучше проверить. Пока пользуюсь трансимпедансным усилителем для сравнения. Но результат не очень. И главное как выставить порог для компаратора.

[jam 0]

С ad8014 можно считать фотоны поштучно, ad8000 более шумный, хотя я его не пробывал, может он тоже может... Чтобы убрать кабель можно поставить маму на корпус, нужно только изготовить винт с отверстием. ad8038 также шумит не сильно и должен быть в состоянии посчитать отдельные фотоны - хотя я его пользовал для более больших сигналов. 100пф для фэу это явно перебор - может посмотреть какой-нибудь другой? Насколько я понял с слов - интегрирование тут совершенно не нужно, достаточно счёта...

[Rockstein 0]

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.

PMT_PreAmp.sch

[jam 0]

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....