專利名稱：一種mrpc探測(cè)器前端電子學(xué)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核輻射探測(cè)信號(hào)獲取領(lǐng)域，具體涉及MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)技術(shù)。
背景技術(shù)：
基于多氣隙電阻板室(MRPC)的飛行時(shí)間(TOF)探測(cè)器是ALICE、CBM、STAR、NICA等大型實(shí)驗(yàn)裝置中的主要探測(cè)器之一，這些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置中的MRPC探測(cè)器需要大量的前端電子學(xué)通道，這些電子學(xué)一般采用NINO技術(shù)進(jìn)行放大傳輸和采用HPTDC技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化。對(duì)于一些小型的TOF測(cè)試系統(tǒng)，比如MRPC探測(cè)器樣機(jī)性能的宇宙射線測(cè)試和束流實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單的前端電子學(xué)系統(tǒng)配合高速數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)是比較理想的技術(shù)方案。MRPC探測(cè)器輸出電流信號(hào)小而且脈沖前沿快而窄，電流一般為幾個(gè)nA，上升時(shí)間為幾個(gè)ns，可以減少脈沖前沿甄別的時(shí)間晃動(dòng)。在利用MRPC做粒子飛行時(shí)間探測(cè)中，需要獲取探測(cè)器輸出脈沖信號(hào)的幅度信息和其前沿的時(shí)間信息。由于受到放大器帶寬、放大轉(zhuǎn)換速度、噪聲等因素的限制，一般的前置電流型放大器無法滿足這一要求。本實(shí)用新型提供一種創(chuàng)新的技術(shù)裝置，實(shí)現(xiàn)MRPC探測(cè)器輸出微弱快速電流信號(hào)的放大成型，便于后續(xù)時(shí)間測(cè)量單元和幅度測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊具有價(jià)格低廉、制作方便、便于快速組裝測(cè)試系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)MRPC探測(cè)器輸出電流信號(hào)小而且脈沖前沿快而窄的特點(diǎn)，提供一種有效MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊。本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案合理成熟可行，理論基礎(chǔ)充分。為能達(dá)到上述一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊的實(shí)用新型目的，所采用的技術(shù)方案具體包括電流差分信號(hào)前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級(jí)快速放大器；電流差分信號(hào)前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測(cè)器信號(hào)輸出端相連，信號(hào)輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負(fù)極性通過加法器疊加正閾值直流電壓后連接快速比較器負(fù)輸入端；快速比較器信號(hào)輸出端連接反向器信號(hào)輸入端，反向器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間測(cè)量單元相連；電流差分信號(hào)前置放大器正負(fù)極性輸出端又分別連接二級(jí)快速放大器信號(hào)正負(fù)輸入端，二級(jí)快速放大器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的電荷測(cè)量單元相連；電路板采用六層板設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立的電源層、地層及信號(hào)層，信號(hào)層與電源層之間通過地層隔離。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的電流差分信號(hào)前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號(hào)輸入和差分幅度信號(hào)輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點(diǎn)；與電流差分放大器信號(hào)輸入端相連的還有信號(hào)成型及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R3，C3，R8，R9)和起保護(hù)作用的肖特基雙向二極管D1。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號(hào)輸入端由接地屏蔽環(huán)完全環(huán)繞。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的二級(jí)快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(Cl，R2, C7, R15)，輸出端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R17，C9)，通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(R16，R19)進(jìn)行放大。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的快速比較器米用AD96685BR芯片，電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸出端通過微分電路(C4, R4和C5，R12)及阻抗匹配電阻(R6，R10)連接快速比較器，通過分壓網(wǎng)絡(luò)(Rll，R13)及脈沖寬度限定電容C6及上拉電阻R7控制AD96685BR的鎖定控制端LE。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的加法器由閾值設(shè)置網(wǎng)絡(luò)(R12，R14, R18, C8, C10)構(gòu)成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器
負(fù)信號(hào)輸入端提供一個(gè)直流偏置電壓。按照本實(shí)用新型提供的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是所述的反向器由高頻三極管Q1、負(fù)載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構(gòu)成。

附圖1為一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊系統(tǒng)構(gòu)成圖；附圖2為一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊電路具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1為一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊系統(tǒng)構(gòu)成圖；如圖所示，具體包括電流差分信號(hào)前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級(jí)快速放大器；電流差分信號(hào)前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測(cè)器信號(hào)輸出端相連，信號(hào)輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負(fù)極性通過加法器疊加正閾值直流電壓后連接快速比較器負(fù)輸入端；快速比較器信號(hào)輸出端連接反向器信號(hào)輸入端，反向器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間測(cè)量單元相連；電流差分信號(hào)前置放大器正負(fù)極性輸出端又分別連接二級(jí)快速放大器信號(hào)正負(fù)輸入端，二級(jí)快速放大器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的電荷測(cè)量單元相連；電路板采用六層板設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立的電源層、地層及信號(hào)層，信號(hào)層與電源層之間通過地層隔離。圖2為一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊電路圖；電流差分信號(hào)前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號(hào)輸入和差分幅度信號(hào)輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點(diǎn)；與電流差分放大器信號(hào)輸入端相連的還有信號(hào)成型及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R3, C3, R8, R9)和起保護(hù)作用的肖特基雙向二極管Dl。電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號(hào)輸入端由接地屏蔽環(huán)完全環(huán)繞。二級(jí)快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(Cl，R2, C7, R15)，輸出端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R17，C9)，通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(R16，R19)進(jìn)行放大?？焖俦容^器采用AD96685BR芯片，電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸出端通過微分電路(C4，R4和C5，R12)及阻抗匹配電阻(R6，R10)連接快速比較器，通過分壓網(wǎng)絡(luò)(Rll, R13)及脈沖寬度限定電容C6及上拉電阻R7控制AD96685BR的鎖定控制端LE。加法器由閾值設(shè)置網(wǎng)絡(luò)(R12，R14, R18, C8, C10)構(gòu)成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器負(fù)信號(hào)輸入端提供一個(gè)直流偏置電壓。反向器由高頻三極管Q1、負(fù)載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構(gòu)成。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)就能做出的各種改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征是:具體包括電流差分信號(hào)前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級(jí)快速放大器；電流差分信號(hào)前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測(cè)器信號(hào)輸出端相連，信號(hào)輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負(fù)極性通過加法器疊加正閾值直流電壓后連接快速比較器負(fù)輸入端；快速比較器信號(hào)輸出端連接反向器信號(hào)輸入端，反向器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間測(cè)量單元相連；電流差分信號(hào)前置放大器正負(fù)極性輸出端又分別連接二級(jí)快速放大器信號(hào)正負(fù)輸入端，二級(jí)快速放大器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的電荷測(cè)量單元相連；電路板采用六層板設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立的電源層、地層及信號(hào)層，信號(hào)層與電源層之間通過地層隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的電流差分信號(hào)前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號(hào)輸入和差分幅度信號(hào)輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點(diǎn)；與電流差分放大器信號(hào)輸入端相連的還有信號(hào)成型及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R3，C3，R8，R9)和起保護(hù)作用的肖特基雙向二極管D1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號(hào)輸入端由接地屏蔽環(huán)完全環(huán)繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的二級(jí)快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(Cl，R2, Cl, R15)，輸出端連接信號(hào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(R17，C9)，通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(R16，R19)進(jìn)行放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的快速比較器米用AD96685BR芯片，電流差分信號(hào)前置放大器的信號(hào)輸出端通過微分電路(C4, R4和C5，R12)及阻抗匹配電阻(R6，RlO)連接快速比較器，通過分壓網(wǎng)絡(luò)(Rll，R13)及脈沖寬度限定電容C6及上拉電阻R7控制AD 96685BR的鎖定控制端LE。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的加法器由閾值設(shè)置網(wǎng)絡(luò)(R12，R14, R18, C8, C10)構(gòu)成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器負(fù)信號(hào)輸入端提供一個(gè)直流偏置電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，其特征在于:所述的反向器由高頻三極管Q1、負(fù)載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種MRPC探測(cè)器前端電子學(xué)模塊，具體包括電流差分信號(hào)前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級(jí)快速放大器；電流差分信號(hào)前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測(cè)器信號(hào)輸出端相連，信號(hào)輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負(fù)極性通過加法器疊加正閾值直流電壓后連接快速比較器負(fù)輸入端；快速比較器信號(hào)輸出端連接反向器信號(hào)輸入端，反向器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間測(cè)量單元相連；電流差分信號(hào)前置放大器正負(fù)極性輸出端又分別連接二級(jí)快速放大器信號(hào)正負(fù)輸入端，二級(jí)放大器信號(hào)輸出端與測(cè)量系統(tǒng)的電荷測(cè)量單元相連；電路板采用六層板設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立的電源層、地層及信號(hào)層，信號(hào)層與電源層之間通過地層隔離。
文檔編號(hào)G01T1/00GK202916447SQ20122055666
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者丁衛(wèi)撐, 黃洪全, 楊勇, 方方 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)