实验二__电荷灵敏放大器
电荷放大器原理
电荷放大器原理
电荷放大器是一种用于放大微弱电荷信号的电子器件。
它可以将输入电荷信号放大到较大幅度，以便更容易进行信号检测和测量。
电荷放大器的原理基于电荷的守恒定律和放大电路的设计。
电荷放大器通常由输入电容、放大器、输出电容和反馈电阻组成。
当微弱电荷信号进入输入电容时，输入电容会将电荷积累起来。
然后，电荷通过放大器进行放大，放大器可以是电势跟随器、共源放大器或共栅放大器等不同类型的放大器。
放大器会增大电荷信号的幅度，并将其传递到输出电容。
输出电容会将放大后的电荷重新聚集起来，形成放大后的电荷信号。
为了实现更好的放大效果，电荷放大器通常会使用反馈电阻。
反馈电阻将一部分输出电荷反馈到放大器的输入端，从而实现反馈放大。
反馈可以增加放大器的整体增益，并且还可以提高电荷放大器的稳定性和线性性能。
电荷放大器具有许多应用，在科学实验、电子测量、仪器仪表和传感器等领域都有广泛的应用。
通过放大微弱电荷信号，电荷放大器能够增强信号的灵敏度和可测量性，从而帮助我们更好地理解和探测微弱电荷现象。
电荷灵敏前置放大器
【实验目的】1.研究电荷灵敏前置放大器的放大特性；2.学习测试变换增益、噪声和噪声斜率的方法；3.了解电荷灵敏前置放大器外壳屏蔽的重要性。
【实验仪器】我们以FH1047型电荷灵敏前置放大器为实验对象，现将其有关问题做一介绍：1．框图、线路图：（1）框图：（2）线路图（供参考）【实验内容】1．测电荷灵敏前置放大器变换增益A 和衰减时间常数。
（1）测试原理：实验线路如下图所示：在前放的检验端输入幅度为V i （带负载情况下的幅度）的负阶跃脉冲，则输入电荷Q i＝i C V C 。
输入电流则近似为冲击电流Q i δ（t ）。
测出输出幅度V o ，则变换增益为：o o c i c iV VA Q C V == 测量输出信号下降时间常数即为前放输出脉冲衰减时间常数。
本前放pf 1C ,pf 1C ,10R c f 9f ==Ω=，最大输出幅度2V 。
将信号发生器输出幅度调为约为2V （2）理论思考：① 检验内容（测试电容）c C 的作用是什么？其值影响前放的c A 吗？对一定的i V 、o V 受c C 的影响吗？将输入的电压信号转变为电流冲击信号，不影响前放的c A ，有影响 例如：若pf 5.0C c =和2pf 时，想V o 接近额定值2V ，V i 各该选多大？pf 5.0C c =，V i =4V ；2pf ，V i =1 V② V i 的极性、幅度、脉宽及周期的上、下限应如何考虑？ 极性：负极性a. 若V i 如下图，V o 该如何？b.若V i 如下图，V o 又该如何？答：这两个图的差别主要是输出信号是否能在一个水平端完成衰减，因为我们要测量时间常数，所以选择a ，让输出信号有足够的时间稳定下来。
为方便f f f C R =τ= 1ms 的测试，你选上述a 、b 中的哪种V i ？【a 】 （思考：对指数衰减信号)(t V o 可用公式表示为：τtM o eV t V -=)(那么经过τ=t 时间，M MtM o V eV eV t V 37.0)(≈==-τ，可否利用此结果来测出τ？ 答：可以，用示波器的幅度和时间测量可以完成该测量。
电荷灵敏前置放大器噪声系数测量实验报告
电荷灵敏前置放⼤器噪声系数测量实验报告电荷灵敏前置放⼤器噪声系数测量实验报告班级：姓名：学号：⼀、实验⽬的1、研究电荷灵敏前置放⼤器不同功率谱的噪声成分及其特性；2、通过实验数据定量分析成形时间对等效噪声电荷（ENC）的影响，从⽽分离出各个噪声成分；3、加深对电荷灵敏前置放⼤器噪声ENC的理解，同时熟练掌握电荷灵敏前放的噪声测试⽅法以及主放和多道分析仪等常⽤核仪器的使⽤。
⼆、实验原理核辐射测量中，探测器输出的信号往往较⼩，需要加以放⼤再进⾏测量。
其中放⼤器⼜分为前置放⼤器与主放⼤器两部分。
前置放⼤器的主要作⽤有两点：1、提⾼系统性噪⽐；2、减⼩信号经电缆传送时外界⼲扰的影响。
探测器将粒⼦的信息转化成电流或电压信号后直接传⼊紧跟其后的前置放⼤器。
经前置放⼤器放⼤、成型后传输到线性放⼤器，经后续的电路处理得到粒⼦的电荷、能量、速度、时间等信息。
前置放⼤器紧跟探测器，⼀般直与和探测器做成⼀体，这样有利于提⾼信噪⽐，信号经前放放⼤，抗⼲扰能⼒增强，以⽅便较远距离的传输。
在能谱和时间测量系统中，前置放⼤器按输出信号所保留的信息特点，⼤致可以分为两类。
⼀类是积分型放⼤器，包括电压灵敏前置放⼤器和电荷灵敏前置放⼤器，它有输出信号幅度正⽐于输⼊电流对时间的积分，即输出信号的幅度和探测器输出的总电荷量成正⽐。
另⼀类是电流型放⼤器，亦即电流灵敏前置放⼤器，它的输出信号波形应与探测输出电流信号的波形保持⼀致。
前置放⼤器有多种，总的来说可以分为积分型放⼤器（包括电压灵敏前置放⼤器和电荷灵敏前置放⼤器）和电流型放⼤器（主要是电流灵敏前置放⼤器）。
电荷灵敏前置放⼤器原理图如下：图1 电荷灵敏前置放⼤器原理图由于前置放⼤器的噪声将经过主放⼤器的放⼤输出，所以其对最后信号的信噪⽐影响很⼤，本实验就是要测定前置放⼤器的噪声系数。
前置放⼤器的噪声主要包括沟道热噪声、输⼊端串联电阻噪声、晶体管沟道1/f噪声、探测器漏电流散粒噪声、反馈电阻噪声、前放输⼊晶体管漏电流散粒噪声等。
电荷放大器灵敏度计算公式
电荷放大器灵敏度计算公式电荷放大器是一种用于放大电荷信号的电路，它可以将微弱的电荷信号转换为电压信号，从而方便测量和处理。
在实际应用中，我们经常需要计算电荷放大器的灵敏度，以评估其对输入信号的响应程度。
本文将介绍电荷放大器的灵敏度计算公式及其应用。
电荷放大器的灵敏度是指输出电压与输入电荷之间的比值关系。
一般来说，灵敏度越高，表示电荷放大器对输入电荷的响应越敏感。
根据电荷放大器的工作原理，我们可以得到如下的灵敏度计算公式：灵敏度 = 输出电压 / 输入电荷在实际应用中，我们常常使用单位电荷灵敏度来评估电荷放大器的性能。
单位电荷灵敏度是指输入电荷为1库伦时，输出电压的大小。
根据上述公式，单位电荷灵敏度可以表示为：单位电荷灵敏度 = 输出电压 / 1库伦需要注意的是，由于电荷放大器的输出电压是连续变化的，因此在实际计算中，我们通常使用微分形式的灵敏度公式：灵敏度 = dV / dQ其中，dV表示输出电压的微小变化量，dQ表示输入电荷的微小变化量。
在实际应用中，我们可以通过实验或仿真来测量电荷放大器的灵敏度。
首先，我们需要将已知大小的电荷输入到电荷放大器中，然后测量输出电压的变化。
根据测量结果，可以计算出电荷放大器的灵敏度。
除了实验测量，我们还可以通过理论推导来计算电荷放大器的灵敏度。
对于常见的电荷放大器电路，如电容耦合电荷放大器和场效应管电荷放大器，可以根据电路的特性和公式，推导出灵敏度的计算公式。
这样的计算方法可以更好地理解电荷放大器的工作原理，并为电路设计和优化提供指导。
在实际应用中，我们常常需要根据具体的要求来选择合适的电荷放大器。
灵敏度是一个重要的指标，可以帮助我们评估电荷放大器的性能。
一般来说，对于需要放大微弱电荷信号的应用，我们希望电荷放大器的灵敏度越高越好，以确保对输入信号的准确测量和处理。
电荷放大器的灵敏度计算公式可以帮助我们评估电荷放大器的性能。
通过实验测量或理论推导，我们可以得到电荷放大器的灵敏度，并根据需求选择合适的电荷放大器。
实验二电荷灵敏放大器
实验⼆电荷灵敏放⼤器实验⼆电荷灵敏放⼤器⼀、实验⽬的1、进⼀步掌握电荷灵敏放⼤器的电路结构的特点和⼯作原理。
2、学习电荷灵敏放⼤器性能指标的测试⽅法。
3、掌握电荷灵敏放⼤器的特点和⽤途。
⼆、实验内容1、静态⼯作点测试；2、上升时间测量；3、电荷灵敏度测量；4、⾮线性测量；5、噪声特性测量。
三、实验原理当给半导体探测器加上反偏压后，如果有射线照射，则在探测器的灵敏区内产⽣电⼦-空⽳对，其数⽬与射线粒⼦在灵敏区内损失的能量E 成正⽐。
这些电⼦-空⽳对被探测器结电容d C 收集，形成电压脉冲，其幅度为：dC Q U =，这⾥Q是收集到的电荷量。
图2-1 电荷灵敏放⼤器原理图由于半导体探测器的结电容d C 随外界温度和外界偏压⽽改变，使得输出信号的幅度不稳定，给能谱测量带来很⼤困难。
为解决此问题，需要使⽤电荷灵敏放⼤器。
电荷灵敏放⼤器原理如图2-1所⽰。
其中d C 是半导体探测器的结电容，r C 是放⼤器的输⼊电容和分布电容之和。
f C 为反馈电容。
如将反馈回路的电容等效到输⼊端，则输⼊端的总电容为()fr d CA C C 01+++。
当半导体探测器输出电荷Q 时，在放⼤器输⼊端形成的信号电压为()fr d sr CA C C QU 01+++=如果满⾜条件10>>A ，()r d f C C C A +>>+01，则 fsr CA Q U 0≈放⼤器的输出信号幅度为 fsr sc CQ U A U -=?-=0由此可见，只要满⾜上述条件，电荷灵敏放⼤器的输出信号幅度就仅与探测器输出的电荷Q 成正⽐，⽽与探测器的结电容d C 和放⼤器的输⼊电容r C ⽆关。
输⼊单位电荷所产⽣的输出电压值为fsc CU 1-=fC1-称为电荷灵敏度。
由式可见，要提⾼电荷灵敏度，应选择较⼩的f C 值。
本实验所⽤FH1047A 电荷灵敏放⼤器，其电路原理如图2-2。
其中，1T 采⽤结型场效应管3DJ7G ，它具有极⼩的栅流，很⾼的输⼊电阻，很⼩的输⼊电容，这是获得低的噪声所必需的。
用于APD激光探测的电荷灵敏前置放大器设计
万方数据万方数据激光与红外Ｎｏ．１２０１１徐伟等用于ＡＰＤ激光探测的电荷灵敏前置放大器设计２９对转换后的电压信号进行放大。
与电流灵敏前置放大器不同的是，它无法保留输入电流信号的形状特征。
反馈电阻Ｒ，起释放电荷的作用，释放时间满足公式：ｆ＝Ｒ卢，。
尺，太小会增加噪声，太大无法按时释放电荷。
只要使得释放时间小于激光脉冲周期即可，一般取值几十到几百兆欧姆量级。
整个电荷前置放大器的增益可以表示为：Ａ＝ｇ。
尺ｄ・Ｇ（４）式中，ｇ。
是ＪＦＥＴ的跨导；Ｒｄ是漏极电阻；Ｇ是运放的开环增益。
图３电荷灵敏前置放大器放大器输出电压可以表示为：一¨ｉ。
＝罟（忐）（５）式中，ｃｉ包括ＡＰＤ结电容、放大器的输入电容和引线分布电容。
由于放大器的增益Ａ》１＋ｃ／ｃｓ，所以式（５）可以简化为：ｐ矽ｗｔ２玄（６）由式（６）可以看出，输出电压仅仅决定于ｃｚ与Ｑ的大小，只要ｃｆ值稳定，输出电压与输入的电荷信号成正比关系。
放大器输出电压不受ＡＰＤ结电容，运放输入电容、运放增益等参数的影响，稳定性更高。
激光脉冲持续时间极短，可以近似为冲激响应。
对于单个脉冲，ＡＰＤ在某一时间内产生的电荷量可以表示为：ｌＱ＝Ｉｉ，ｄ。
，０≤￡≤ｔ。
，０≤ｉ。
≤ｉｅ（７）ｂ式中，ｉ。
是激光脉冲在时刻ｔ时的电流值；ｔ。
是激光脉冲的持续时问；ｉ。
为激光脉冲的电流峰值。
由式（７）可以看出，电荷量的积累时间，即输出电压的上升时间与激光脉冲的持续时间相一致。
当ｔ＝ｔ。
时，Ｑ达到峰值，即输出电压ｐ。
达到峰值。
假设激光脉冲宽度ｔ。
为５０ｎｓ，反馈电容ｃｆ为１ｐＦ，对于大小为５ｎＡ的暗电流，被积分后对应的误差电压最大值仅为０．２５ｍＶ。
４实验测试实验中采用重复频率１０ｋＨｚ，脉宽３１．２５ｎｓ，波长９０５ｎｍ的激光束作为探测目标，硅传感器公司ＡＤ５００—９型号的ＡＰＤ作为探测元件。
整个实验在室温下进行，没有对ＡＰＤ进行低温处理。
图４是电荷前置放大器的输出脉冲波形。
输出信号电压峰值７０ｍＶ，衰减时间１４０Ｉｘｓ。
硅光电二极管与电荷灵敏前置放大器在中微子实验中的设计应用研究
硅 光 电 二 极 管 与 电 荷 灵 敏 前 置 放 大 器 在 中 微 子 实 验 中 的 设 计 应 用 研 究
张 志 勇 刘 正 山 ， ， 程 昶 李 ，
（中 国辐 射 防 护 研 究 院 ， 西 太 原 山 北京 ９８ 箱 １信
金 刘 延 石 峰 王 子 敬。 ， ， ，
用 来 测 量 Ｃ ｌＴ１ 受 照 射 后 释 出光 子 ， 以 ， ｓ（ ） 所 对
收 稿 日 期 ：０ １ ０ — Ｉ ２ ０ — ５２
作者 简 介 ： 志勇 （ ９ ７ ） 男 ， 张 １ ５ 一 ， 山东 阳 谷 人 ，中 国辐 射 防护 研 究 院 副研 究 员 ， 主要 从 事 棱 电子 学 棱 辐射 监 测 、 仪 器研 制 等方 面 的工 作 。 探 测 器 第 五 届专 棱 校 业 委 员 会委 员 。
０ 引 言
在 近 十年 中 ， 硅 光 电二 扳 管 和前 置 放大 将
为 实 验 对 象 用 来 研 究 中 微 子 的作 用 影 响 。 为 作 长 期 目标 将 扩展 到 对太 阳 中 微 子 的 实 验 研 究 。 在 台 湾 中 微 子 实 验 前 期 工 作 中 ， Ｓ Ｄ 以 Ｐ
质 的光 子 。 基 于 上 述 设 计 考 虑 ， 何 利 用 Ｓ Ｄ有 效 地 如 Ｐ
研 院 物 理 所 组 织 开 展 ， 有 我 们 几 个 单 位 和 美 并 国 马 里 兰 大 学 参 与 协 作 的 科 研 项 目。 项 目于 该 １ ９ 年 开 始 ， 期 目标 是 研 究 设 计 可 行 的 中 鞭 ９７ 前 子 检 测 设 备 和 手 段 ， 制 作 一 个 ５ Ｏ ｇ的 ｃ 并 Ｏｋ Ｓ （ ）晶 体 量 热 计 。 台 湾 的 ２ 核 电 站 反 应 堆 ＴＩ 以 号
新型低噪声电荷灵敏前置放大器设计
第40卷第2期 2020年3月核电子学与探测技术Nuclear Electronics Detection TechnologyVol. 40 No. 2Mar. 2020新型低噪声电荷灵敏前置放大器设计熊思，高超嵩％黄光明，孙向明(华中师范大学物理科学与技术学院夸克与轻子物理教育部重点实验室，武汉430079)摘要：为满足T o p m etal-S芯片研制需求，设计了一种低噪声电荷灵敏前置放大器。
该电荷灵敏前置放大器在0. 35 p m商业标准工艺上完成设计,采用单端折叠共源共栅结构，其等效输人电荷噪声约为56.47 e_，电荷转换增益为223.40 m V/fC，上升时间为633.30 n s;开环增益为74.94 dB,线性度在3. 70%以内的输入电荷范围为0~6. 50 fC。
关键词：电荷灵敏前置放大器；低噪声；T opm etal-S;等效电荷噪声中图分类号：T L821 文献标志码：A文章编号：0258 — 0934(2020)2 — 0353 — 06寻找无中微子双卩衰变是近年来核物理与 粒子物理领域的研究热点之一，通过能谱测量 和径迹重建，能够提高对本底事件的抑制能力，进而提高对无中微子双P衰变确认的准确度。
以高压气体为媒介的时间投影室（TPC)配合低 噪声的电荷读出方法是最有潜力同时实现能谱 测量和径迹重建的探测器[1]。
传统的高压气体 T P C采用电致发光技术，能够获得优越的能量分辨率，但在电荷径迹和探测器规模扩展方面存在局限性，替代方案是微网格气体探测器，但 其涉及气体雪崩增益会严重降低探测器的能量 分辨率，因此，理想的方案是无气体雪崩放大的 像素电荷读出方法。
华中师范大学硅像素实验 *收稿日期：2019—12—17基金项目：国家自然科学基金青年项目（11805080)、国 家重点研发计划项目（2016Y FE0100900)资助。
作者简介：熊思（1996—），女，江西九江人，在读硕士生，攻读方向为模拟1C设计研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验二 电荷灵敏放大器
一、 实验目的
1、进一步掌握电荷灵敏放大器的电路结构的特点和工作原理。
2、学习电荷灵敏放大器性能指标的测试方法。
3、掌握电荷灵敏放大器的特点和用途。
二、 实验内容
1、静态工作点测试；
2、上升时间测量；
3、电荷灵敏度测量；
4、非线性测量；
5、噪声特性测量。
三、 实验原理
当给半导体探测器加上反偏压后，如果有射线照射，则在探测器的灵敏区内产生电子-空穴对，其数目与射线粒子在灵敏区内损失的能量E 成正比。
这些电子-空穴对被探测器结电容d C 收集，形成电压脉冲，其幅度为：d
C Q
U =， 这里Q 是收集到的电荷量。
图2-1
电荷灵敏放大器原理图
由于半导体探测器的结电容d C 随外界温度和外界偏压而改变，使得输出信号的幅度不稳定，给能谱测量带来很大困难。
为解决此问题，需要使用电荷灵敏放大器。
电荷灵敏放大器原理如图2-1所示。
其中d C
r C 是放大器的输入电容和分布电容之和。
f C 为反馈电容。
如将反馈回路的电容等效到输入端，则输入端的总电容为
()f r d C A C C 01+++。
当半导体探测器输出电荷Q 时，在放大器输入端形成的信
号电压为
()f
r d sr C A C C Q
U 01+++=
如果满足条件10> A ，()r d f C C C A +> +01，则 f
sr C A Q
U 0
放大器的输出信号幅度为 f
sr sc C Q U A U
=× =0 由此可见，只要满足上述条件，电荷灵敏放大器的输出信号幅度就仅与探测器输出的电荷Q 成正比，而与探测器的结电容d C 和放大器的输入电容r C 无关。
输入单位电荷所产生的输出电压值为f
sc C U 1
= f
C 1
称为电荷灵敏度。
由式可见，要提高电荷灵敏度，应选择较小的f C 值。
本实验所用FH1047A 电荷灵敏放大器，其电路原理如图2-2。
其中，1T 采用结型场效应管3DJ7G ，它具有极小的栅流，很高的输入电阻，很小的输入电容，这是获得低的噪声所必需的。
1T 接成源极接地放大电路。
2T 构成共基极放大电路，以获得快的频率响应及实现同相放大。
电路采用自举的方法提高共基电路的集电极的动态负载，便于提高电路的开环增益。
3T 和4T 构成复合射极跟随器作为输出极，以提高电路的负载能力。
反馈电容f C 跨接在输出端与输入端之间，以形成电荷灵敏放大器。
由电路图可见，这种反馈是并联电压负反馈。
输入端的电阻
f R 接至输出端，从而取得直流负反馈，这样可以提高电路的稳定性。
图2-2 FH1047A 电荷灵敏放大器原理电路图
放大器输入端串联的小电容c C 是用来获得模拟电荷脉冲，以便对电荷灵敏放大器性能进行校验和测试。
当在测试输入端加入一电压阶跃脉冲sr U 时，只要满足条件
()c f r C C A C >++01，则前置放大器得到的电荷Q 为：sr c U C Q ×=
这里sr U 是电压阶跃的幅度。
电容c C 通常叫做测试电容。
电荷灵敏放大器的输出信号经电缆送至主放大器放大，主放大器的型号是BH1218。
放大倍数在有微积分时间常数时，增益粗调从5到750以连续可调，增益细调刻度盘为0时，增益为粗调值乘以系数0.5，细调每顺时针调节一圈，系数值增加0.1，当细调顺时针调十圈后，所乘系数值为1.5。
主放大器的微、积分时间常数分为0、s 5.0、s 0.1、s 0.2、s 0.3、s 0.4、s 0.5和s 0.6七档调节，微、积分时间常数调节一定是同步进行的。
四、实验装置
1、TDS1012示波器一台；
2、MFS-70A 型双脉冲发生器一台；
3、ESCORT179型数字万用表一只；
4、YB2174型超高频毫伏表一台；
5、FH1047A 型电荷灵敏放大器一台；
6、BH1218型谱仪放大器一台；
7、NIM 机箱电源一套。
五、实验步骤
1、静态工作点的测试
将电荷灵敏放大器和主放大器连接起来，接通主放大器电源，用数字万用表测量电荷灵敏放大器的1T -4T 各管的直流工作点，并进行记录。
测量时要注意数字万用表的测量位置和量程，由测量结果判断放大电路是否工作正常。
2、上升时间的测量
由双脉冲发生器输出KHz f 1=，宽度s t u 1=，幅度mV U m 500=的负脉冲，加至电荷灵敏放大器的测试信号输入端，用TDS1012示波器测出输入脉冲的上升时间1r t 和电荷灵敏放大器输出脉冲的上升时间2r t ，由2122r r r t t t = 算出电荷灵敏放大器的上升时间。
测量时，TDS1012示波器的扫描时间选取较小的值，使测量较准确。
3、电荷灵敏度的测量
从测试信号输入端输入幅度mV U m 500=的负脉冲，测出电荷灵敏放大器输出脉冲的幅度sc U ，按下式算出电荷灵敏度：
电荷灵敏度＝
sr
c sc
sr sc U C U Q U ×= 并与理论计算值f
C 1
比较。
4、非线性的测量
理想的电荷灵敏放大器，其电荷灵敏度在一定范围内是一个常数，即输出信号幅度与输入电荷的关系在直角坐标系中是一条通过原点的直线，但实际的电荷灵敏放大器总存在非线性。
当输入电荷量较小时，输出信号幅度与输入电荷成线性关系。
当输入电荷增加到某一数值max sr Q 后，输出幅度的增加明显减慢，与
max sr Q 对应的输出幅度即为max sc U (见图2-3)。
把实际输出幅度特性曲线上的M 点
(max sr Q 、max sc U )，与坐标原点相连的直线作为理想的输出幅度特性曲线，由此可以得到非线性系数。
max
sr sr
U U sc U sr
图2-3 电荷灵敏前放输入电荷与输出电压的关系
%100max
1
2 =
sc sc sc i U U U
式中2sc U 和1sc U 分别为输入电荷sr Q 时电荷灵敏放大器的实际输出幅度和理想的输出幅度。
对于不同的sr Q ，可得到相对应的非线性系数，为使实验数据准确可靠，应有足够多的实验数据，以便作出类似图2-3的图形。
测量时，从测试信号输入端输入KHz f 1=，宽度s t u 1=的负脉冲， sr U 的幅度由小逐渐增大，分别测出sr U 和与之对应的sc U ，直至sc U 基本不再增加为止，将所测数据填入下表：
（要求输入和输出幅度分别由示波器的两个通道进行测量）
在坐标纸上作出输出幅度sc U 与输入电荷sr Q 的关系曲线，再按上述方法求出电荷灵敏放大器的非线性系数。
注意上表中的列数可能不能满足实验中测非线性
的需要，应适当增加测量点，否则测量的误差较大。
5、噪声特性的测量
电荷灵敏前放的噪声表示为：零电容噪声(eV)+ 噪声斜率(eV/pf ) 所以需要测出零电容噪声和噪声斜率。
(1)零噪声的测量
将电荷灵敏放大器输出端与主放大器输入端连接。
从双脉冲发生器输出KHz f 1=，s t u 100~50=，mV U m 25=的负脉冲加至电荷灵敏放大器的测试信号输入端。
主放大器的微分积分时间常数选为s 0.3，放大倍数100=K ，测出主放大器输出信号幅度SC U ，然后，关掉脉冲发生器，用超高频毫伏表测出主放大器输出噪声的有效值，按下式计算电荷灵敏放大器在外接电容为零时的等效噪声能量（推导见核电子学教材） M
n
C P NE V V C V FWHM 060
= ()eV 式中，P V 为输入信号幅度，单位为mV ；M V 0为主放大器输出信号幅度，单位为
V ，n V 为无输入信号时主放输出的噪声电压的有效值，单位为mV ,C C 为测试电
容的容量，单位为pf 。
FH1047A 电荷灵敏放大器所接的测试电容为pf 1。
(2)噪声斜率的测量
测量条件与零噪声测量相同。
打开电荷灵敏放大器的屏蔽盖，在电荷灵敏放大器输入端分别接入容量为pf 10、pf 20，pf 30和pf 51的外接电容，盖好电荷灵敏放大器的屏蔽盖，重复零噪声的测量步骤，测出相应的外接电容下的等效噪声能量，在直角坐标纸上以电容C 为横坐标，等效噪声能量NE FWHM 为纵坐标，画出噪声与外接电容的关系直线，由直线计算出噪声斜率的平均值(pf eV )。
要注意图2-4中由实验点所作的直线与纵轴的交点应是所测量的零电容噪声的值。
图2-4 电荷灵敏前放噪声的图形表示
(3)噪声与主放大器成形时间常数的关系
电荷灵敏放大器的输入端不外接电容，将主放大器的微分积分时间常数改为
0.3和s
0.6，重复零噪声的测量步骤，测出与之相应的等效噪声能量5.0、s
s
FWHM。
NE
由测量结果分析当主放大器用不同的成形时间常数时，等效噪声能量的变化情况，从而出等效噪声能量与主放的成形时间常数的关系。
六、思考题
1、测静态工作点时，为什么不能用电压表直接测1T(3DJ7G)的栅极电压？其栅偏压应如何确定？
2、测电荷灵敏度时，为什么测量值与理论值有较大差异？提高电荷灵敏度主要受什么因素限制？
3、从噪声与主放成形时间常数关系的测量结果，分析为了提高信噪比，主放的成形时间常数应如何选择？。