專利名稱：一種mrpc探測器前端電子學模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及核輻射探測信號獲取領域，具體涉及MRPC探測器前端電子學技術。
背景技術：
基于多氣隙電阻板室(MRPC)的飛行時間(TOF)探測器是ALICE、CBM、STAR、NICA等大型實驗裝置中的主要探測器之一，這些實驗系統裝置中的MRPC探測器需要大量的前端電子學通道，這些電子學一般采用NINO技術進行放大傳輸和采用HPTDC技術進行數字化。對于一些小型的TOF測試系統，比如MRPC探測器樣機性能的宇宙射線測試和束流實驗，簡單的前端電子學系統配合高速數據獲取系統是比較理想的技術方案。MRPC探測器輸出電流信號小而且脈沖前沿快而窄，電流一般為幾個nA，上升時間為幾個ns，可以減少脈沖前沿甄別的時間晃動。在利用MRPC做粒子飛行時間探測中，需要獲取探測器輸出脈沖信號的幅度信息和其前沿的時間信息。由于受到放大器帶寬、放大轉換速度、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。本實用新型提供一種創新的技術裝置，實現MRPC探測器輸出微弱快速電流信號的放大成型，便于后續時間測量單元和幅度測量單元進行測量。本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊具有價格低廉、制作方便、便于快速組裝測試系統等優點。
發明內容本實用新型的目的在于針對MRPC探測器輸出電流信號小而且脈沖前沿快而窄的特點，提供一種有效MRPC探測器前端電子學模塊。本實用新型所提供技術方案合理成熟可行，理論基礎充分。為能達到上述一種MRPC探測器前端電子學模塊的實用新型目的，所采用的技術方案具體包括電流差分信號前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級快速放大器；電流差分信號前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測器信號輸出端相連，信號輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負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輸入端；快速比較器信號輸出端連接反向器信號輸入端，反向器信號輸出端與測量系統的時間測量單元相連；電流差分信號前置放大器正負極性輸出端又分別連接二級快速放大器信號正負輸入端，二級快速放大器信號輸出端與測量系統的電荷測量單元相連；電路板采用六層板設計，采用獨立的電源層、地層及信號層，信號層與電源層之間通過地層隔離。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的電流差分信號前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號輸入和差分幅度信號輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點；與電流差分放大器信號輸入端相連的還有信號成型及阻抗匹配網絡(R3，C3，R8，R9)和起保護作用的肖特基雙向二極管D1。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的電流差分信號前置放大器的信號輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號輸入端由接地屏蔽環完全環繞。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的二級快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號阻抗匹配網絡(Cl，R2, C7, R15)，輸出端連接信號阻抗匹配網絡(R17，C9)，通過負反饋網絡(R16，R19)進行放大。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的快速比較器米用AD96685BR芯片，電流差分信號前置放大器的信號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，通過分壓網絡(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。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的加法器由閾值設置網絡(R12，R14, R18, C8, C10)構成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器
負信號輸入端提供一個直流偏置電壓。按照本實用新型提供的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是所述的反向器由高頻三極管Q1、負載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構成。
附圖1為一種MRPC探測器前端電子學模塊系統構成圖；附圖2為一種MRPC探測器前端電子學模塊電路具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細的描述。圖1為一種MRPC探測器前端電子學模塊系統構成圖；如圖所示，具體包括電流差分信號前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級快速放大器；電流差分信號前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測器信號輸出端相連，信號輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負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輸入端；快速比較器信號輸出端連接反向器信號輸入端，反向器信號輸出端與測量系統的時間測量單元相連；電流差分信號前置放大器正負極性輸出端又分別連接二級快速放大器信號正負輸入端，二級快速放大器信號輸出端與測量系統的電荷測量單元相連；電路板采用六層板設計，采用獨立的電源層、地層及信號層，信號層與電源層之間通過地層隔離。圖2為一種MRPC探測器前端電子學模塊電路圖；電流差分信號前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號輸入和差分幅度信號輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點；與電流差分放大器信號輸入端相連的還有信號成型及阻抗匹配網絡(R3, C3, R8, R9)和起保護作用的肖特基雙向二極管Dl。電流差分信號前置放大器的信號輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號輸入端由接地屏蔽環完全環繞。二級快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號阻抗匹配網絡(Cl，R2, C7, R15)，輸出端連接信號阻抗匹配網絡(R17，C9)，通過負反饋網絡(R16，R19)進行放大。快速比較器采用AD96685BR芯片，電流差分信號前置放大器的信號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，通過分壓網絡(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。加法器由閾值設置網絡(R12，R14, R18, C8, C10)構成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器負信號輸入端提供一個直流偏置電壓。反向器由高頻三極管Q1、負載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構成。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些不需要創造性勞動就能做出的各種改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征是:具體包括電流差分信號前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級快速放大器；電流差分信號前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測器信號輸出端相連，信號輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負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輸入端；快速比較器信號輸出端連接反向器信號輸入端，反向器信號輸出端與測量系統的時間測量單元相連；電流差分信號前置放大器正負極性輸出端又分別連接二級快速放大器信號正負輸入端，二級快速放大器信號輸出端與測量系統的電荷測量單元相連；電路板采用六層板設計，采用獨立的電源層、地層及信號層，信號層與電源層之間通過地層隔離。
2.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的電流差分信號前置放大器采用MAX3760低噪聲芯片，為差分電流信號輸入和差分幅度信號輸出形式，具備低噪聲、寬頻帶、低功耗特點；與電流差分放大器信號輸入端相連的還有信號成型及阻抗匹配網絡(R3，C3，R8，R9)和起保護作用的肖特基雙向二極管D1。
3.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的電流差分信號前置放大器的信號輸入線和輸出線分開走線或者交叉走線；信號輸入端由接地屏蔽環完全環繞。
4.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的二級快速放大器采用AD8001AR芯片，輸入端連接信號阻抗匹配網絡(Cl，R2, Cl, R15)，輸出端連接信號阻抗匹配網絡(R17，C9)，通過負反饋網絡(R16，R19)進行放大。
5.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的快速比較器米用AD96685BR芯片，電流差分信號前置放大器的信號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，通過分壓網絡(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.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的加法器由閾值設置網絡(R12，R14, R18, C8, C10)構成，輸入端連接閾值電壓VTH，為快速比較器負信號輸入端提供一個直流偏置電壓。
7.根據權利要求1所述的一種MRPC探測器前端電子學模塊，其特征在于:所述的反向器由高頻三極管Q1、負載電阻R1，反向器直流偏置電阻R5，電源濾波電容C2構成。
專利摘要本實用新型提供了一種MRPC探測器前端電子學模塊，具體包括電流差分信號前置放大器、加法器、高速比較器、反向器和二級快速放大器；電流差分信號前置放大器輸入端通過雙絞線與MRPC探測器信號輸出端相連，信號輸出端的正極性連接快速比較器正輸入端，負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輸入端；快速比較器信號輸出端連接反向器信號輸入端，反向器信號輸出端與測量系統的時間測量單元相連；電流差分信號前置放大器正負極性輸出端又分別連接二級快速放大器信號正負輸入端，二級放大器信號輸出端與測量系統的電荷測量單元相連；電路板采用六層板設計，采用獨立的電源層、地層及信號層，信號層與電源層之間通過地層隔離。
文檔編號G01T1/00GK202916447SQ20122055666
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者丁衛撐, 黃洪全, 楊勇, 方方 申請人:成都理工大學