СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 0 0 0 0 Низкая температура I OUT R F C D J1 J2 I1 A V g I2 C2 C1 V CC V CC C F 4. Следящие ОС для увеличения импе- данса Z1. 5. Каскодное включение компле- ментарных транзисторов (см. рис. 9), так называемый «перегнутый» каскод (Folded Cascode), совместно с актив- ной нагрузкой часто обеспечивает усиление, достаточное для выполне- ния условия выражения (6), что упро- щает частотную коррекцию и расши- ряет полосу пропускания. Кроме того, «перегнутые» каскоды осуществляют сдвиг уровня постоянного напряже- ние для увеличения динамического диапазона. Как видно из рисунка 9, только «головной» транзистор J1, элементы обратной связи R F , C F и датчик C D нахо- дятся при низкой температуре, а осталь- ные элементы – при комнатной. При использовании в качестве «головно- го» элемента n-ПТП, каскодным тран- зистором может быть как p-ПТП J2, так и биполярный p–n–p-транзистор, а активной нагрузкой I2 – n-ПТП или биполярный n–p–n-транзистор. Режим работы J1 задаёт источник тока I1, кото- рый может быть и активным, и пас- сивным. Буферный каскад желатель- но сформировать в виде истокового повторителя на ПТП. В соответствии со схемой, показан- ной на рисунке 9, создан и испытан ряд микросхем с охлаждаемым «головным» транзистором [5–8], причём основное внимание при их разработке было сосредоточено на решении проблем, актуальных для любых ЗЧУ: ● на выборе режима работы и размеров «головного» ПТП для минимизации потребляемой мощности и шумов при работе с конкретным датчи- ком, в том числе за счёт «ёмкостного согласования» ЗЧУ и датчика [9–11]; ● на оптимизации схемотехнической структуры [12–15]; ● на использовании активных и пассив- ных элементов в цепиОС для восста- новления начального уровня выход- ного напряжения ЗЧУ после регистра- ции входного сигнала [12,15–17]. Окончание следует. Л ИТЕРАТУРА 1. Абрамов И.И., Дворников О.В. Проектиро- вание аналоговых микросхем для преци- зионных измерительных систем. Минск. 2006. 2. Fabris L., Madden N.W., Yaver H. A Fast, Compact Solution for Low Noise Charge Preamplifiers. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1999. Vol. A424. Рр. 545–551. 3. Ardelean J., Hrisoho A., Truong K., Manfre- di P.F., Speziali V., Svelto F., Citterio M. Pream- plifiers for Room Temperature and Cryogen- ic Calorimetry Applications Based on DMILL Technology. Nuclear Instruments and Meth- ods in Physics Research. 1996. Vol. A376. Рр. 217–224. 4. Прокопенко Н.Н., Дворников О.В., Крут- чинский С.Г. Элементная база радиаци- онно-стойких информационно-изме- рительных систем. Шахты. ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС». 2011. 5. Pullia A., Zocca F., Riboldi S., Budjas D., D’Andragora A. A Cryogenic Low-Noise JFET-CMOS Preamplifier for the HPGe Detec- tors of GERDA. IEEE Nuclear Science Sym- posium Conference Record. 2008. NSS’08. Рр. 2056–2060. 6. Pullia A., Zocca F., Oberlack U., Olsen S., Shagin P. A Cold Low Noise Preamplifier for Use in Liquid Xenon. IEEE Nuclear Science Рис. 9. Типовая схема ЗЧУ (ТИУ) с охлаждаемым «головным» ПТП SymposiumConference Record. 2007. NSS’07. Vol. 1. Рр. 424–428. 7. Yvon D., Cummings A., Stockwell W., Barnes P.D., Stanton C., Sadoulet B., Shutt T., Stubbs C.W. LowNoise Voltage and Charge Preamplifiers for Phonon and Ionization Detectors at Very Low Temperature. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996. Vol. A368. Рр. 778–788. 8. Дворников О., Чеховский В., Дятлов В., Про- копенко Н. Модуль на малошумящих поле- вых транзисторах для обработки сигна- лов лавинных фотодиодов. Современная электроника. 2014. №7. С. 2–4. 9. Radeka V., Rescia S., Manfredi P.F., Re V., Speziali V. Monolithic Preamplifier Em- ploying Epitaxial N-Channel JFETS. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1993. Vol. A326. Рр. 77–81. 10. Radeka V., Rescia S., Rehn L.A., Manfredi P.F., Speziali V. Monolithic Junction Field-Effect Transistor Charge Preamplifier for Calorim- etry at High Luminosity Hadron Colliders. IEEE Transactions on Nuclear Science. 1993. Vol. NS–40. №5. Рр. 1321–1324. 11. Manfredi P.F., Re V., Speziali V. JFET-Based Monolithic Preamplifiers for Spectrometry Applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1996. Vol. A380. Рр. 308–311. 12. Pichler B.J., Pimpl W., Buttler W., Kotoulas L., Boning G., Rafecas M., Lorenz E., Zieg- ler S.I. Integrated Low-Noise Low-Power Fast Charge-Sensitive Preamplifier for Avalanche Photodiodes in JFET-CMOS Technology. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2001. Vol. NS–48. №6. Рр. 2370–2374. 13. Yu B., Zojceski Z., Harder J.A., Hrisoho A., Radeka V., Smith G.C. Front-End Electronics for High Rate, Position Sensitive Neutron Detectors. Nuclear Instruments and Me- thods in Physics Research. 2002. Vol. A485. Рр. 645–652. 14. Дворников О.В., Просандеев Д.Е., Володке- вич А.А. Способ включения полевого тран- зистора с управляющим p–n-переходом. Патент N2046455 (РФ). Заявл. 03.04.92. Опубл. 20.10.95. 15. Дворников О.В. Проблемы проектирова- ния аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Компонен- ты и технологии. 2005. №8. С. 184–189. 16. Manfredi P.F., Re V., Speziali V. Monolithic JFET Preamplifier with Nonresistive Charge Reset. IEEE Transactions on Nuclear Science. 1998. Vol. 45. Рр. 2257–2260. 17. Guazzoni C., Sampietro M., Fazzi A. Detector Embedded Device for Continuous Reset of Charge Amplifiers: Choice Between Bipolar and MOS Transistor. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2000. Vol. A443. Рр. 447–450.