Tiểu luận: Xóa điện tích cho tụ Cf bằng liên kết tranzitor

Chia sẻ: Đức Tư | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với môn Điện tử hạt nhân cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về các mạch điện tử để đo các đại lượng liên quan đến hạt nhân. Để đo, đếm, xác định giá trị các đại lượng liên quan tới bức xạ hạt nhân ta sử dụng một hệ thống các khối chức năng gọi là hệ thống điện tử hạt nhân.Trong hạt nhân các bức xạ được biến đổi thông qua một bộ phận được gọi là detector....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Xóa điện tích cho tụ Cf bằng liên kết tranzitor

GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA ĐỀ TÀI XÓA ĐIỆN TÍCH CHO TỤ CF BẰNG LIÊN KẾT TRANZITOR Giáo viên thực hiện : Ts Nguyễn Đức Hòa Sinh viên thực hiện : -1- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Đ ẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................................. 3 N ỘI DUNG ..................................................................................................................................... 4 I. H Ệ THỐNG ĐIỆN TỬ H ẠT NHÂN .......................................................................................... 4 II.TI ỀN KHUẾCH ĐẠI ................................................................................................................. 5 III. CÁC SƠ Đ Ồ LI ÊN K ẾT GIỮA DET ECTOR VÀ TI ỀN KHUYẾCH Đ ẠI ......................... 9 I V.CÁC CÁCH N ỐI GHÉP TIỀN KHUẾCH ĐẠI VỚI DETECTOR ..................................... 12 V.CH ỐNG B ÃO HÒA L ỐI RA CỦA TIỀN KHUẾCH ĐẠI ..................................................... 14 K ẾT LUẬN .................................................................................................................................. 18 T ÀI LI ỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 19 -2- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA ĐẶT VẤN ĐỀ Như chúng ta th ấy trong thời đại phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, vấn đề năng lư ợng l à vấn đề gây rất nhiều khó khăn cho các nh à quản lý v à cũng đặt ra nhiều yêu c ầu cho các nh à nghiên c ứu. C ác ngu ồn năng l ư ợng c ơ bản m à chúng ta s ử dụng lâu nay là than đá, d ầu mỏ, khí đốt,… ng ày càng c ạn kiệt. D o đó xu th ế tất yếu l à phải tìm ki ếm và nghiên c ứu nguồn năng l ư ợng mới, đó l à năng lư ợng hạt nhân.V ì vậy vi ệc đào t ạo, học tập, nghi ên cứ u về lĩnh vực hạt nhân l à nhu c ầu cấp thiết hiện nay. Với môn Điện tử hạt nhân cung cấp cho ng ư ời học những kiến thức c ơ bản về các m ạch điện tử để đo các đại lư ợng li ên quan đ ến hạt nhân. Đ ể đo, đếm, xác định giá trị các đại l ư ợng li ên quan t ới bức xạ hạt nhân ta sử dụng một hệ thống các khối chức năng gọi là hệ thống điện tử hạt nhân.Trong hạt nhân các bức xạ đ ư ợc biến đổi thông qua m ột bộ phận đư ợc gọi l à detector. K hi sử dụng detector để thu nhận các bức xạ th ì detector ch ủ yếu thu nhận các tín hi ệu không điện,do đó detector phải biến các tín hi ệu đó thành các tín hi ệu điện.Sau đó ta cần phải khuếch đại các tín hiệu đó lên bằng tiền khuếch đại để xử lí.Nh ưng trong khi khu ếch đại có một hiện tư ợng l à tụ Cf làm bão hòa l ối ra,do đó ta phải xóa điện tích cho t ụ Cf để chống b ão hòa l ối ra. Trong khuôn kh ổ của b ài ti ểu luận n ày, chúng em xin ch ọn đề tài ‘‘xóa điện tích cho tụ Cf bằng liên kết tranzitor’’ .Nhằm trình bày v ấn đề chung của khối điện tử hạt nhân,sau đó tr ình bày s ơ đồ,nguyên lí làm v i ệc giản đồi xung khi sử dụng ph ương pháp xóa đi ện tích cho tụ bằng li ên kết tranzitor để chống b ão hòa l ối ra của tiền khuếch đại. M ặc dù đã có nhi ều cố gắng, nh ưng do c òn nhi ều hạn chế về mặt tiếp cận công nghệ, về t ài li ệu tham khảo v à thời gian nghiên c ứu nên bài vi ết chắc không tránh khỏi những sai sót. R ất mong đư ợc sự góp ý nhiệt tình c ủa quí thầy cô v à các b ạn. C húng em xin chân thành c ảm ơ n. -3- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA NỘI DUNG I.HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ HẠT NHÂN Các đại lư ợng đo trong vật lí hạt nhân gắn liền với phép đo hạt nhân đều ở dạng không đi ện .Vì thế các ph ương pháp nghi nh ận bức xạ phát ra từ hạt nhân đặc tr ưng đều dựa v ào các tương tác bức xạ đi qua vật chất.Dụng cụ l àm nhi ệm vụ biến đổi các bức xạ th ành tín hi ệu điện có nhiều t ên gọi như đầu dò, ống điếm,detector….. Các hệ thống điện tử hạt nhân l à hệ thống các khối chức năng nhằm đo đếm, xác định trị các đại lư ợng li ên quan t ới bức xạ c ủa hạt nhân. D o các đ ại lư ợng trong v ật lý hạt nhân g ắn liền với phép đo hạt nhân đều ở dạng không điện n ên phải biến đổi thành các đ ại l ư ợng điện. Sơ đồ tổng quát của một khối điện tử hạt nhân nh ư sau: Hình thành xung Máy MCD Biến ADC Xử lí xung tính đổi Khuếch đại xung Hình 1: Hệ thống đo bức xạ hạt nhân Trong đi ện tử hạt nhân, các bức xạ hạt nhân đ ư ợc biến đổi thông qua một bộ phận gọi là detector. D etector thư ờng đư ợc đặt xa n ơi đo đ ể tránh nguy hiểm của bức xạ hạt nhân. D o các tín hi ệu điện sau detector th ư ờng có bi ên độ l à nhỏ và t ần số cao,do đó để truyền tín hi ệu đi xa ng ư ời ta th ường phải ghép nối giữa detector với bộ khuếch đại một khối tiền khuếch đại. Sơ đồ tổng quát của một khối đo nh ư sau: -4- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Hình 2. Hệ thống đo bức xạ hạt nhân ghép tiền khuếch đại. Sơ lược quá trình hoạt động: Các ngu ồn phóng xạ (kể cả bức xạ phông cũng coi nh ư là m ột nguồn phóng xạ tự nhiên) t ạo ra bức xạ hạt nhân, đư ợc detector thu nhận v à bi ến thành xung đi ện, đư ợc nhi ều lần trư ớc khi đi đến bộ phận khuếch đại phổ kế nhân lên (Amp,Amplifier). Qua khu ếch đại, tín hiệu khuếch đại đủ lớn về bi ên độ, hình thành xung chu ẩn, v à như v ậy tín hiệu lối ra của khối khuếch đại phổ kế vẫn ở dạng tương t ự sẽ cung cấp cho ADC. ADC (Analog to Digital Convertor ) làm nhi ệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số với những điều kiện về bi ên độ và thời gian định tr ư ớc gọi l à ngư ỡng, đồng thời truyền tải tín hiệu qua khối MCD (Multi Channel Data processing). MCD có nhi ệm vụ ghi lại sự kiện m à ADC cung cấp vào bộ nhớ RAM của mình, đồng thời đ ưa tín hi ệu vừa ghi lại qua máy tính để m áy tính làm nhi ệm vụ xử lý v à hi ển thị l ên màn hình theo m ột số thông số m à ngư ời lập tr ình muốn đưa vào (như th ời gian phân giải, năng lư ợng, c ường độ…). Kết quả hi ển thị sẽ cho ta rất nhiều thông tin về nguồn phóng xạ cần đo, từ đó có thể tiến h ành phân tích các k ết quả để đi đến mục đích sử dụng khác nhau. II.TIỀN KHUẾCH ĐẠI 1.Khái niệm tiền khuếch đại Tiền khuếch đại l à bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại nhỏ, nhiệm vụ khuếc h đại các tín hi ệu lấy từ lối ra của detector. -5- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Trên quan ni ệm khuếch đại xung điện, thì ngư ời ta thư ờng chia bộ khuếch đại làm hai phần: Khuếch đại s ơ bộ ( tiền khuếch đại) v à khuếch đại c ơ bản. Tiền khuếch đại thư ờng đặt gần các detector v ới mục đích làm gi ảm điện dung ký sinh, mà các đi ện dung kí sinh n ày có th ể l àm t ồi thời gian tăng cũng nh ư làm suy gi ảm bi ên độ tín hiệu hiệu dụng. Đồng thời với cách ghép nối n ày cho phép nâng cao tỉ số S/N. Tiền khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại v à bi ến đổi các dạng tín hiệu điện ở lối ra detector th ành đi ện áp.V ì bộ khuếch đại cơ bản thư ờng l à các b ộ khuếch đại điện áp. Đồng thời nó cũng l à tầng phối hợp trở kháng giữa detector và cáp đ ồng trục nối ghép với khuếch đại c ơ bản. Vì khuếch đại c ơ bản thư ờng đặt xa với tiền khuếch đại. Thông th ư ờng th ì tr ở kháng của detector là cao trong lúc cáp có tr ở kháng thấp. Với mục đích nh ư đã nêu trên ti ền khuếch đại phải đảm bảo thực hiện đ ược các chức năng sau: + B i ến đổi các dạng xung điện tr ên l ối ra detector th ành đi ện thế. + Hình thành xung. + K huếch đại xung. + Đ ảm bảo tỉ số tín hiệu tr ên t ạp âm S/N l à l ớn nhất. + Đ ảm bảo tốt việc phối hợp trở kháng. K hối tiền khuếch đại th ư ờng đặt cạnh detector với mục đích: + Gi ảm điện dung ký sinh lối v ào tiền khuếch đại. + Các tín hi ệu sau detector là nhỏ, không thể truyền đi xa, do đó cần phải khuếch đại tín hiệu để truyền đến n ơi đó. Như v ậy, tiền khuếch đại là bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại nhỏ l àm nhi ệm vụ khuếch đại các tín hiệu lấy từ lối ra của detector v à đảm bảo tỉ số tín hiệu tr ên t ạp âm S/N là lớn nhất, cũng nh ư đảm bảo tốt vấ n đề phối hợp trở kháng với mạch khuếch đại. -6- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA 2.Phân loại tiền khuếch đại Để phân loại tiền khuếch đại ng ư ời ta thư ờng dựa v ào chức năng thứ nhất (chức năng bi ến đổi các dạng xung điện tr ên l ối ra detector th ành đi ện thế) để phân loại, thư ờng có 3 dạng sau: + N h ạy điện thế. + N h ạy điện tích + N h ạy dòng đi ện a. Tiền khuếch đại nhạy d òng điện Trên th ực tế các bộ tiền khuếch đại nhạy d òng đi ện đư ợc sử dụng với các nguồn tín hi ệu có trở kháng thấ p, vì th ế nó hoàn toàn không đư ợc sử dụng trong hệ thống ghi bức xạ, vì các detector th ư ờng có trở kháng cao b. Khuếch đại nhạy điện thế Các b ộ tiền khuếch đại nhạy điện thế th ư ờng đư ợc sử dụng trong tr ường hợp ống nhân quang điện, ống đếm tỉ lệ, ống đếm Geiger -Muller vì có đi ện áp ra V0 = Q/C đủ lớn, với C t là đi ện dung tổng cộng có mặt ở lối v ào của tiền khuếch đại. S ơ đồ tiền khuếch đại nhạy điện thế đ ư ợc mô tả tr ên hình 3. Hình 3: sơ đồ tiền khuếch đại nhạy điện thế -7- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Q R1 Biên đ ộ xung ra của tiền khuếch đại nhạy điện áp : U 0 = C R2 Như vậy bi ên độ xung ra của tiền khuếch đại nhạy điện áp phụ thuộc v ào đi ện dung C toàn ph ần của mạch. M à đi ện dung của detector l à không ổn định trong thời gian làm vi ệc, do đó bi ên độ xung ra cũng không ổn định. Đây chính l à môt như ợc đi ểm lớn của loại tiền khuếch đại n ày. c. Tiền khuếch đại nhạy điện tích Để khắc phục nh ư ợc điểm của tiền khuếch đại nhạy điệ n thế ta sử dụng loại tiền khuếch đại nhạy điện tích. Sơ đồ khuếch đại nhạy điện tích đ ư ợc mô tả tr ên hình 4. Hình 4: sơ đồ tiền khuếch đại nhạy điện tích Với tiền khuếch đại nhạy đi ện tích điện áp lối ra: Vo= -Q/Ct. V ới cách mắc n ày cho th ấy điện áp lối ra không c òn phụ thuộc v ào đi ện dung của detector. Tr ên thực tế TKĐ nhạy điện tích đ ư ợc thiết kế tr ên Transistor ho ặc lối v ào. TKĐ v ới transistor l ối vào có t ạp âm l à cao, như ợc điểm n ày s ẽ đư ợc khắc phục khi sử dụng FET ở lối v ào đặc biệt với cách mắc cascade, ngo ài ra FET ho ạt động tr ên cơ s ở điều khi ển thế cho n ên với các detector cho d òng ra bé thì TK Đ càng tr ở nên t ối ư u hơn. M ạch TKĐ trong t hực tế luôn mắc th êm đi ện trở Rf//Cf với mục đích: - C ấp đường DC đối với d òng thiên áp l ối vào cho ti ền khuếch đại. -8- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA - Tạo đư ờng phóng cho tụ C f trong quá trình tích phóng, để đảm bảo tránh sự bảo hòa ở lối ra của TKĐ. III.CÁC SƠ ĐỒ LIÊN KẾT GIỮA DETECTOR VÀ TIỀN KHUYẾCH ĐẠI 1. Liên kết tiền khuếch đại và buồng iôn hóa Trong bu ồng iôn hóa,các hạt tải điện đ ư ợc tạo ra cỡ 3000e hoặc điện tích bằng 5.10- 15 c/1Mev năng lư ợng mất.Khi điện dung của mạch vi phân C = 20nF cho ra một xung với bi ên độ 0,25 mV/Mev. V ì thế xung n ày c ần đư ợ khuếch đại l ên.T ạp âm của các sơ đ ồi khuyếch đại sẽ đ ư ợc hạn chế độ phân giải năng lư ợng hoặc độ nhạy của hệ thống. Xung đi ện áp đư ợc thu nhận tr ên t ụ C sẽ đư ợc khuếch đại l ên.Đi ện dung C l à đi ện dung to àn phần của mạch ra buồng ion hóa (bao gồm điện dung của buồng iôn hóa + cáp + đi ện dung ghép nối buồng với tiền khuếch đại v à đi ện dung mạch v ào của tiền khuếch đại).Sự khuếch đại ổn định nhờ v ào liên k ết ngư ợc,m à liên kêt bao gồm bộ chia áp R 1,R 2.H ệ số khuyếch đại bằng R 1/R 2 khi R 1>> R 2 và A.R 2>> R 1.Thông thư ờng lựa chọn RC >> T e (hoặc RC >> T 1 đối với buồng ion hóa có lư ới).Khi đó cho ta tỉ số tín hiệu tr ên tạp âm (S/N) là tốt nhất.Nếu trong các bộ khuyếch đại,với hai m ạch vi phân có thể sử dụng vi ệc lựa chọn đối với mạch vi phâ n thứ nhất có hằng số thời gian RC ~ T e. Hình 5 : Sơ đ ồ TKĐ nhạy điện thế Hình 6: S ơ đồ T KĐ nh ạy điện tích -9- Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Q R1 Bộ xung ra của tiền khuyếch đại nhạy điện áp U 0 = C R2 . V ới tiền khuyếch đại Q Cf khi A   m à không ph ụ thuộc v ào C c ũng nhạy điện tích bi ên độ xung ra U 0 = như các y ếu tố khác c ơ cấu tr ên m ạch.Đó chính l à ưu đi ểm của bộ khuếch đại nhạy đi ện tích.Bộ khuyếch đại cũng đặc biệt quan trọng đối với detector bán dẫn . 2.Liên kết tiền khuyếch đại và ống điếm tỉ lệ. Đối với ống điếm tỉ lệ để đảm bảo chế độ tỷ lệ điện tích to àn phần của xung điện từ ống đếm nhỏ h ơn giá tr ị tới hạn Q 1 = 10- 13 đến 10- 12.B ởi vậy biên đ ộ cực đại xung đi ện khi điện dung l à cỡ 10 nF l à 10 đến 100 mv. Xung này không c ần phải khuyếch đại lên.C ần phải lưu ý r ằng,bi ên độ này có m ức lớn h ơn m ức tạp âm của các thiết bị v à thư ờng thì t ạp âm đó th ư ờng thì không có bất kỳ khả năng loại bỏ.Vì l ẽ đó đối với buồng ion hóa,điện dung C v ào thư ờng l à ổn định nên cho phép s ử dụng tiền khuyếch đại nhạy điện áp.Để mức ổn định cao  100 ho ặc bé hơn th ì ph ải tổ chức các bộ tiền khuyếc h đ ại với hơn,đặc biệt khi M m ức tạp âm bé v à nhạy với điện tích. Hình 7 : S ơ đồ TKĐ nối ghép với Ống đếm tỷ lệ - 10 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Thông thư ờng tiền khuyếch đại nối với ống đếm tỷ lệ,nh ư đã nói là có biên độ đủ lớn,nên thư ờng sử dụng các mắc lặp lại emite r trên vài Tranzitor (ph ối hợp tr ở kháng).Trong b ộ khuyếch đại đầu ti ên tín hiệu đư ợc lấy vi phân bởi mạch với vi phân có hằng số thời gian l à 1  s,vì th ế tất cả các hằng số thời gian sau đó của m ạch vi phân trong ti ền khuyếch đại cần có giá trị lớn hơn.Đ ối với xung âm,tốt h ơn hết l à s ử dụng loại tranzitor p -n-p, các diod Ge D 1,D 2 gi ới hạn bi ên độ xung và bảo vệ tiền khuyếch đại trong thời đi ểm nguồn cao thế U H cho ống đếm tỷ lệ. 3.Liên kết tiền khuyếch đại và detector bán dẫn Trong detecto r bán d ẫn tụ điện tiếp xúc C d phụ thuộc v ào áp công tác U hvà không thể coi nó l à hằng số,ngay cả khi U h là ổn định.Bởi vậy để tích phân xung d òng c ần phải sử dụng các bộ khuyếch đại nhạy điện tích.Hằng số thời gian mạch v ào: T0 = (R // ri)Cn Hình 8 : S ơ đồ TKĐ nối ghép với detector bán dẫn 4.Liên kết tiền khuyếch đại và detector nhấp nháy Trong detector nh ấp nháy bi ên độ xung của tín hiệu th ư ờng có giá trị lớn h ơn m ức tạp âm của tiền khu yếch đại.Bởi vậy các tiền khuyếch đại th ường mắc theo kiểu lặp lại emiter.Tr ên hình v ẽ l à nguyên lý m ạch ra của bộ nhân quang điện - 11 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Hình 9: Sơ đ ồ TKĐ nối với detector nhấp nháy Nếu điện thế catod bằng đất,th ì t ất cả điện áp ra c ỡ 1 KV l à đi ện áp out tr ên anod,và ti ền khuyếch đại cần nối qua tụ chia C 1,còn Ca và C b nối song song tr ên l ối ra cuat bộ nhân quang điện v à trên l ối vào cuả tiền khuyếch đại một cách t ương ứ ng : Cs = Ca + C b : Là đi ện dung to àn phần mắc song song, Ra đi ện trở anod; R b là đi ện trở vào c ủa tiền khuyếch đại , thường Ca ~ C b ~ 10 pF. IV.CÁC CÁCH NỐI GHÉP TIỀN KHUẾCH ĐẠI VỚI DETECTOR 1.Nối AC giữa tiền khuếch đại và Detector: Trên hình v ẽ 5 đưa ra sơ đ ồ cách ghép nối AC, đó l à cách n ối đư ợ c đảm bảo nhờ vào t ụ li ên kết Ci giữa tiền khuếch đại v à detector. Cách ghép n ối này đư ợc sử dụng khi dòng ra c ủa detector l à l ớn. Mạch bao gồm bộ biến đổi điện tích thành đi ện áp tụ nối tầng C i. V ới cách mắc này thì Ci sẽ đóng góp l àm tăng thêm ngu ồn t ạp âm song song. Trong th ực tế với giá trị C i xác đ ịnh thì vi ệc giảm tạp â m chỉ có l à gi ảm nhờ vào vi ệc gi ảm phần tạp âm nối tiếp, với cấu hình đã nêu là vi ệc tăn g Rf để giảm tạp âm. Song vi ệc tăng Rf là h ữu hạn, vì khi Rf quá l ớn số l àm m ất khả n ăng chống bão hòa l ối ra của bộ khuếch đại. - 12 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA FET đầu vào được đặt cách li DC đối với điều khiển phân cực của Detector v à như thế khi thay đổi Detector không cần điều khiển tiền khuếch đại. Ngo ài ra m ở rộng dải động của tiền khuếch đại để tăn g vận tốc đếm v à khái ni ệm phân giải không ảnh hư ởng tới phân cực của Detector. Bố trí theo hình 5a t ốt hơn giá tr ị U H lớn. Bố trí như hình 5b sinh ra t ạp âm cao v à cao th ế ảnh h ư ởng đến tụ ghép. Hình 10: Ghép AC tiền khuếch đại với Detector 2. Nối DC giữa tiền khuếch đại và Detector T rên hình v ẽ 6 đưa ra sơ đ ồ cách ghép nối DC giữa tiền khuếch đại v à detector Hình 11 : Ghép DC ti ền khuếch đại với Detector - 13 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Cách ghép nối DC là cách n ối trực tiếp giữa tiền khuếch đại v à Detector. C ách n ối này được sử dụng khi d òng ra là rất nhỏ. Ví dụ detector bán dẫn Ge si êu tinh khi ết dòng I d=0,01 nA. Ghép DC cho S/N cao do đó nó thích h ợp với các hệ thống đo cần độ phân g i ải cao. Mạch đ ã bỏ các nguồn tạp âm song song gây bởi Ci và m ột phần tạp âm nối tiếp gây ra bởi R d. Như v ậy, tạp âm ở đây có th ể hạn chế đư ợc đó l à Rf. Thực tế muốn giảm t ạp âm nối tiếp th ì phải tăng Rf, tuy nhiê n đi ều này l ại l àm gi ảm khả năng c hống bão hòa l ối ra vì Rf càng nh ỏ bao nhi êu thì càng có kh ả năng chống bão hòa b ấy nhi êu. Do đó trên th ực tế ng ư ời ta phải sử dụ ng các bi ện pháp thay th ế cho Rf trong vi ệc chống b ão hòa. V.CHỐNG BÃO HÒA LỐI RA CỦA TIỀN KHUẾCH ĐẠI 1. Phương pháp xóa điện tích cho tụ Cf bằng liên kết quang Sơ đồ tiền khuếch đại với ph ương pháp phóng đi ện cho t ụ Cf bằng li ên kết quang đư ợc chỉ ra tr ên hình v ẽ. Khi điện áp tr ên l ối ra sẽ tăng dần mức DC do quá trình tích t ụ đi ện tích tr ên t ụ Cf sau m ột lần xu ng truyền qua tiền khuếc đại. Cho đến khi đi ện áp lối ra tăng đ ến mức điện áp đủ để D 1 dẫn, ánh sáng đư ợc truyề n đến D 2, D 2 dẫn cho phép tụ C f xả điện qua D 2 để thiết lập trạng thái ban đầu. - 14 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA Hình 12 : Tiền khuếch đại với liên kết quang Với sơ đồ này có như ợc điểm chính là quá trình phóng đi ện của tụ không ổn định, vì nó ho ạt động v ào D 1, D 2. M ức một chiều của tín hiệu không thể thay đổi và luôn b ằng điện áp thuận của D 1. Khắc phục hạn chế này, trên th ực tế mạch xóa tụ C f bằng li ên kết quang th ư ờng đư ợc sử dụng theo s ơ đồ 8. Khi tín hi ệu ra v ư ợt ngư ỡng Vref thì lối ra của bộ so sánh 1 sẽ chuyển từ mức ‘1’ , về mức ‘0’,lối ra tr ên comp 2 sẽ cho ‘0’ về ‘1’ ,lối ra trigger RS sẽ chỉ từ ‘0’ về ‘1’.Led s ẽ lóe sáng, ánh sáng n ày sẽ đư ợc chuyển đến tiếp giáp G -D của FET ,cho phép nối tắt nối tiếp giáp ,tụ C f sẽ phóng điện qua tiếp giáp n ày. M ức DC điện áp lối ra sẽ giảm đến ng ư ỡng V Ref thì chuy ển tạng thái ra của các bộ so sánh và trigger RS v ề tr ạng thái ban đầu. Hình 13 : Xóa tụ Cf bằng li ên kết quang V ới cách mắc nh ư hình vẽ 8 có các hạn chế sau: - 15 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA + K hi sử dụng cáp quang do Led có cư ờng độ sáng khô ng ổn định nên dòng sáng s ẽ kém ổn định. T ạo nên dòng tr ễ lớn. + L ed tiêu t ốn dòng l ớn. + S ẽ tạo n ên tính ph ức tạp của cấu h ình. V ới hạn chế tr ên cho nên trong th ực tế ng ư ời ta th ường ít sử dụng 2 .Phương pháp xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor Phương pháp xóa đi ện tích cho t ụ bằng li ên kết tranzitor có s ơ đồ nguyên lý đư ợc chỉ ra nh ư hình 9 . Xóa đi ện tích cho tụ bằng trazitor PNP nên detector đư ợc nối theo h ư ớng cao thế bình thư ờng ( - U H ) .N ếu phân cực det l à ngư ợc thì phải dùng NPN . Hình14 : Xóa đi ện tích cho tụ Cf b ằng tranzitor N guyên lý ho ạt động của TKĐ xóa xung có thể chia l àm pha đ ếm và pha xóa ngắn.Trong pha đếm tín hiệu v à dòng ra của det làm tăng đi ện áp lối ra của tiền khuếch đại. - 16 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA K hi đó bộ xóa tạ o nên dòng I 1 (I 1> I RS ) đủ l àm c ấm T 2.Khi đi ện thế tr ên m ức ra đạt mức xác định th ì hệ thống chuyển sang giai đoạn xóa.D òng I 1 bị cấm,d òng I RS chạy vào t ụ C RSlàm tăng th ế cực eimetter T 2,cho đến đủ dể T 2 dẫn.Tụ Cf phóng đi ện nhanh b ởi dòng I RS với thời gian . V0 T RS = C RS. I RS V 0 : L à đi ện áp lối ra của tiền khuếch đại Gi ản đồ xung đ ư ợc tr ình bày ở hình 12 G i ới hạn tr ên X ung l ối ra X ung dòng X ung c ấm Pha đếm P ha xóa tín hi ệu tín hiệu Hình 15: Giản đồ xung của ph ương pháp xoá đi ện tích cho tụ Cf bằng liên kết tranzitor - 17 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA KẾT LUẬN Tiền khuếch đại l à m ột mạch đệm giữa detector v à m ạch khuếch đại nhằm khuếch đại tín hiệu nhỏ tr ư ớc khi truyền đi xa, một mặt nhằm đảm bảo t ốt tín hiệu trên t ạp âm, v à m ột phần rất quan trọng l à đảm bảo cho việc phối hợp trở kháng. Trong đ ề t ài, chúng tôi đ ã đi t ìm hi ểu về các loại tiền khuếch đ ại, các cách ghép ti ền khuếch đại với detector v à quan tr ọng nhất l à xây dựng cách xáo điện tích cho tụ Cf để chống b ão hòa l ối ra bằng li ên kết tranzitor. - 18 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor
GVHD:TS.NGUYỄN ĐỨC HÒA TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đ inh S ĩ Hi ền, G iáo trình đi ện tử hạt nhân, Đ ại học Đ à L ạt 1999. [2] N guyễn Đức H òa, Giáo trình đi ện tử hạt nhân , Đ ại học Đ à L ạt 2005. [3] Tr ần Thanh Minh, Phương pháp th ực nghiệm hạt nhân , [4] Đ ỗ Xuân Thụ, K ĩ thuật điện tử, Nxb giáo dục 2005.Đại học Đ à L ạt 1979 [5] Phạm Minh H à, K ĩ thuật mạch điện tử . - 19 - Xóa điện tích cho tụ bằng liên kết tranzitor