[發明專利]一種電荷電壓轉換放大電路和電子裝置

在審

• 申請號: 201910090405.1
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109617532A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張光南
• 申請（專利權）人: 寶雞文理學院
• 主分類號: H03F1/34
• 分類號: H03F1/34;H03F1/26;H03F3/70;H03F3/68
• 代理公司: 深圳市力道知識產權代理事務所(普通合伙) 44507
• 代理人: 何姣

本申請屬于電路技術領域，公開了一種電荷電壓轉換放大電路和電子裝置，該電荷電壓轉換放大電路用于放大電荷探測器輸出的電荷信號并將放大后的電荷信號轉換為預設規格的電壓信號。所述電荷電壓轉換放大電路包括：放大單元、轉換單元、反饋單元和輸出單元；其中，放大單元用于連接探測器并放大所述探測器輸出的電荷信號；轉換單元用于將所述放大單元放大后的電荷信號轉換為預設規格的電壓信號；反饋單元的輸入端連接于轉換單元的輸出端，輸出端連接于所述放大單元的輸入端；輸出單元的輸入端連接于放大器的輸出端，輸出單元處理經轉換單元轉換過后的所述電壓信號并輸出。所述電荷電壓轉換放大電路可減少噪聲的產生，提高電荷信號的處理成功率。

技術領域

本申請屬于電路技術領域，涉及電荷信號處理技術領域，尤其涉及一種電荷電壓轉換放大電路和電子裝置。

背景技術

在粒子物理實驗中，微弱電荷信號的快速精確測量是影響實驗結果的關鍵因素。通常在高精度的粒子物理實驗系統中，探測器輸出的電荷信號十分微弱，有些甚至為飛庫量級，而事例率卻非常高，常規的電荷處理電路在高事例率情況下無法快速處理這么小的信號，導致信號容易被噪聲全部淹沒，這樣大大影響到整個實驗系統的準確性，進而影響到實驗結論。

發明內容

本申請的目的是為了解決常規的電荷處理電路中探測到的電荷信號容易被噪聲全部淹沒的問題，從而提供了一種電荷電壓轉換放大電路和電子裝置，其中電荷電壓轉換放大電路對探測到的電荷信號采用二級放大電路進行放大，同時在電路設計和器件選用兩方面盡量減少噪聲的產生，避免電荷信號被噪聲全部淹沒，提高電荷信號的處理成功率。

第一方面，本申請提供了一種電荷電壓轉換放大電路，用于放大電荷探測器感應電荷所輸出的電荷信號，所述電荷電壓轉換放大電路包括放大單元、轉換單元、反饋單元和輸出單元。

所述放大單元的輸入端用于連接探測器并放大所述探測器輸出的電荷信號。所述轉換單元的輸入端連接于所述放大單元的輸出端，所述轉換單元用于將所述放大單元放大后的電荷信號轉換為預設規格的電壓信號。所述反饋單元的輸入端連接于所述轉換單元的輸出端，輸出端連接于所述放大單元的輸入端。

所述輸出單元的輸入端連接于所述放大單元的輸出端，所述輸出單元用于將所述轉換單元輸出的所述預設規格的電壓信號處理后輸出。

進一步地，所述放大單元包括第一場效應管和第二場效應管。所述第一場效應管和所述第二場效應管均為N溝道結型場效應晶體管。所述第一場效應管的柵極連接于所述探測器，所述第一場效應管的漏極與所述第二場效應管的源極相連，所述第二場效應管的漏極與所述轉換單元的輸入端相連；所述第一場效應管的源極接地，所述第二場效應管的柵極接地。

進一步地，所述轉換單元包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的輸入端與所述第二場效應管的漏極連接，接收所述放大單元放大后的電荷信號。所述第一運算放大器的輸出端連接于所述反饋單元的輸出端，輸出轉換后的所述電壓信號。所述電荷電壓轉換放大電路還包括供電單元。所述供電單元包括第一電阻，所述第一電阻的一端連接于所述第一運算放大器的輸出端，所述第一電阻的另一端用于連接電源。

進一步地，所述反饋單元包括第一電容和第二電阻。所述第一電容和所述第二電阻并聯連接。所述第一電容的一端連接于所述第一運算放大器的輸出端，另一端連接于所述第一場效應管的柵極。所述第二電阻的一端連接于所述第一運算放大器的輸出端，另一端連接于所述第一場效應管的柵極。

進一步地，所述輸出單元包括隔直單元。所述隔直單元的輸入端連接于所述轉換單元的輸出端，所述隔直單元用于隔離所述電壓信號中的直流部分。

進一步地，所述隔直單元包括用于過濾直流分量的第二電容。所述第二電容的輸入端連接于第一運算放大器的輸出端，所述第二電容的輸出端輸出交流電壓。

進一步地，所述輸出單元還包括緩沖單元。所述緩沖單元的輸入端與第二電容的輸出端連接。