本申請(qǐng)屬于集成pcb，具體涉及一種32路集成的前置放大器pcb板。

背景技術(shù)：

1、粒子碰撞或打靶實(shí)驗(yàn)中，或者宇宙線、環(huán)境輻射等探測(cè)中，需要各種探測(cè)器，如半導(dǎo)體探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器、氣體探測(cè)器等。隨著測(cè)量精度的提高，這些探測(cè)器需要越來越多的讀出電子學(xué)路數(shù)，其中前置放大器對(duì)于探測(cè)器測(cè)量精度和計(jì)數(shù)率的提高具有關(guān)鍵作用。

2、前置放大器往往靠近探測(cè)器讀出電極放置，以提高其信噪比；根據(jù)不同的測(cè)量需求，需要測(cè)量探測(cè)器輸出電流或者電荷信號(hào)；根據(jù)輸入信號(hào)的極性和大小以及后端電子學(xué)需求，需要設(shè)置放大器增益和輸出信號(hào)極性。

3、現(xiàn)有技術(shù)往往只能實(shí)現(xiàn)電路集成性、通用性、靈活性、低串?dāng)_等這些特點(diǎn)中的一個(gè)或幾個(gè)，高集成度往往伴有可觀測(cè)的串?dāng)_，電路往往只能適用于特定探測(cè)器的特定應(yīng)用場(chǎng)景，少有實(shí)現(xiàn)全部這些特點(diǎn)的發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N32路集成的前置放大器pcb板，其技術(shù)方案為：

2、一種32路集成多類型的前置放大器pcb板，包括10個(gè)電路層，依次為元器件層、地平面一、布線層一、電源平面一、布線層二、地平面二、布線層三、電源平面二、布線層四、底層；所述元器件層上設(shè)有四種類型的前置放大器，所有前置放大器輸入和輸出分別集中在一個(gè)排形連接器上，所述排形連接器具有4行和8列，其第1、3列在布線層一，第2、4列在布線層二，第5、7列在布線層三，第6、8列在布線層四；所有內(nèi)部布線層除信號(hào)線及其兩側(cè)以外全部覆銅，覆銅接地；地平面一為兩個(gè)不同類型且不相鄰的前置放大器提供正負(fù)兩個(gè)電源軌道；地平面二其他兩個(gè)不同類型且不相鄰的前置放大器提供正負(fù)兩個(gè)電源軌道；電源平面一、電源平面二、地平面一、地平面二為上下相鄰的信號(hào)布線提供參考層；底層為覆銅地平面。

3、優(yōu)選的，所述的排形連接器的相鄰信號(hào)管腳間隔兩個(gè)管腳，分別為接地和電源管腳；所述電路層的內(nèi)層信號(hào)布線全部是帶狀線，內(nèi)層信號(hào)線全部平行排列，阻抗設(shè)計(jì)為50ω。

4、優(yōu)選的，設(shè)定平行于電路板的方向?yàn)樗椒较颍椒较蛳噜徯盘?hào)線如果在同一層，則最小水平間距為線寬的4倍以上；水平方向相鄰信號(hào)線如果間隔一層，則最小水平間距為線寬的2倍以上；水平方向相鄰信號(hào)線如果間隔兩層，則最小水平間距為0或更大。

5、優(yōu)選的，每路放大器周圍設(shè)置接地保護(hù)環(huán)，保護(hù)環(huán)上、電路板邊緣、以及每個(gè)內(nèi)層信號(hào)線兩側(cè)均設(shè)置必要的接地縫合孔。

6、優(yōu)選的，每路放大器均包含兩個(gè)運(yùn)算放大器，cc是與探測(cè)器之間的交流耦合電容，rc是實(shí)現(xiàn)終端阻抗匹配的端接電阻，ro是實(shí)現(xiàn)源端匹配的端接電阻。

7、優(yōu)選的，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路；第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為跨阻電路，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，增益為為補(bǔ)償電容，和也是為了實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定性而設(shè)置，如果電路沒有穩(wěn)定性問題，或者可以僅通過調(diào)節(jié)使之穩(wěn)定，則可以不安裝和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為同相放大，和分別為反饋電阻和反饋電容，增益為調(diào)節(jié)使放大器輸出直流偏置最小，可降低對(duì)輸出噪聲的貢獻(xiàn)，如果不存在輸出直流偏置問題，可不安裝和

8、優(yōu)選的，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為跨阻電路，第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為反相放大，和分別為反饋電阻和反饋電容，增益為調(diào)節(jié)使放大器輸出直流偏置最小，可降低對(duì)輸出噪聲的貢獻(xiàn)；如果不存在輸出直流偏置問題，可不安裝和

9、優(yōu)選的，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為積分電路，對(duì)探測(cè)器輸出電流積分，輸出幅度與探測(cè)器總輸出電荷q成正比；為反饋電阻，積分電路輸出信號(hào)的指數(shù)衰減部分時(shí)間常數(shù)為和是為了實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定性而設(shè)置，如果電路沒有穩(wěn)定性問題，則可以不安裝和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為同相放大，兩級(jí)運(yùn)算放大器電路之間為有并聯(lián)的和cpz，它們與同相放大電路的共同構(gòu)成極零相消網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)節(jié)積分電路輸出信號(hào)的衰減速度；可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景確定是否需要極零相消網(wǎng)絡(luò)，如果不需要?jiǎng)t用0ω電阻代替并聯(lián)的和cpz。

10、優(yōu)選的，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為積分電路，第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為反相放大，兩級(jí)運(yùn)算放大器電路之間為有并聯(lián)的和cpz，它們與反相放大電路的共同構(gòu)成極零相消網(wǎng)絡(luò)；可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景確定是否需要極零相消網(wǎng)絡(luò)，如果不需要?jiǎng)t用0ω電阻代替并聯(lián)的和cpz。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)有益效果如下：

12、高集成度，一塊電路板集成了32路放大器。高通用性和靈活性，每一路放大器可以是電荷靈敏或者電流靈敏的，可適配不同的探測(cè)器輸出信號(hào)極性，轉(zhuǎn)換增益可以方便地根據(jù)探測(cè)器和后續(xù)數(shù)據(jù)獲取組件調(diào)節(jié)。低串?dāng)_，本發(fā)明電路板結(jié)構(gòu)可消除任意兩個(gè)通道之間可觀測(cè)的串?dāng)_。

技術(shù)特征：

1.一種32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，包括10個(gè)電路層，依次為元器件層、地平面一、布線層一、電源平面一、布線層二、地平面二、布線層三、電源平面二、布線層四、底層；所述元器件層上設(shè)有四種類型的前置放大器，所有前置放大器輸入和輸出分別集中在一個(gè)排形連接器上，所述排形連接器具有4行和8列，其第1、3列在布線層一，第2、4列在布線層二，第5、7列在布線層三，第6、8列在布線層四；所有內(nèi)部布線層除信號(hào)線及其兩側(cè)以外全部覆銅，覆銅接地；地平面一為兩個(gè)不同類型且不相鄰的前置放大器提供正負(fù)兩個(gè)電源軌道；地平面二其他兩個(gè)不同類型且不相鄰的前置放大器提供正負(fù)兩個(gè)電源軌道；電源平面一、電源平面二、地平面一、地平面二為上下相鄰的信號(hào)布線提供參考層；底層為覆銅地平面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，所述的排形連接器的相鄰信號(hào)管腳間隔兩個(gè)管腳，分別為接地和電源管腳；所述電路層的內(nèi)層信號(hào)布線全部是帶狀線，內(nèi)層信號(hào)線全部平行排列，阻抗設(shè)計(jì)為50ω。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，設(shè)定平行于電路板的方向?yàn)樗椒较颍椒较蛳噜徯盘?hào)線如果在同一層，則最小水平間距為線寬的4倍以上；水平方向相鄰信號(hào)線如果間隔一層，則最小水平間距為線寬的2倍以上；水平方向相鄰信號(hào)線如果間隔兩層，則最小水平間距為0或更大。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，每路放大器周圍設(shè)置接地保護(hù)環(huán)，保護(hù)環(huán)上、電路板邊緣、以及每個(gè)內(nèi)層信號(hào)線兩側(cè)均設(shè)置必要的接地縫合孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，每路放大器均包含兩個(gè)運(yùn)算放大器，cc是與探測(cè)器之間的交流耦合電容，rc是實(shí)現(xiàn)終端阻抗匹配的端接電阻，ro是實(shí)現(xiàn)源端匹配的端接電阻。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路；第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為跨阻電路，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，增益為為補(bǔ)償電容，和也是為了實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定性而設(shè)置，如果電路沒有穩(wěn)定性問題，或者可以僅通過調(diào)節(jié)使之穩(wěn)定，則可以不安裝和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為同相放大，和分別為反饋電阻和反饋電容，增益為調(diào)節(jié)使放大器輸出直流偏置最小，可降低對(duì)輸出噪聲的貢獻(xiàn)，如果不存在輸出直流偏置問題，可不安裝和

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為跨阻電路，第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為反相放大，和分別為反饋電阻和反饋電容，增益為調(diào)節(jié)使放大器輸出直流偏置最小，可降低對(duì)輸出噪聲的貢獻(xiàn)；如果不存在輸出直流偏置問題，可不安裝和

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為積分電路，對(duì)探測(cè)器輸出電流積分，輸出幅度與探測(cè)器總輸出電荷q成正比；為反饋電阻，積分電路輸出信號(hào)的指數(shù)衰減部分時(shí)間常數(shù)為和是為了實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定性而設(shè)置，如果電路沒有穩(wěn)定性問題，則可以不安裝和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為同相放大，兩級(jí)運(yùn)算放大器電路之間為有并聯(lián)的和cpz，它們與同相放大電路的共同構(gòu)成極零相消網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)節(jié)積分電路輸出信號(hào)的衰減速度；可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景確定是否需要極零相消網(wǎng)絡(luò)，如果不需要?jiǎng)t用0ω電阻代替并聯(lián)的和cpz。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的32路集成多類型的前置放大器pcb板，其特征在于，其中一類前置放大器包括第一級(jí)運(yùn)算放大器電路和第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，第一級(jí)運(yùn)算放大器電路為積分電路，第二級(jí)運(yùn)算放大器電路為反相放大，兩級(jí)運(yùn)算放大器電路之間為有并聯(lián)的和cpz，它們與反相放大電路的共同構(gòu)成極零相消網(wǎng)絡(luò)；可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景確定是否需要極零相消網(wǎng)絡(luò)，如果不需要?jiǎng)t用0ω電阻代替并聯(lián)的和cpz。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于集成PCB技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種32路集成多類型的前置放大器PCB板，包括10個(gè)電路層，依次為元器件層、地平面一、布線層一、電源平面一、布線層二、地平面二、布線層三、電源平面二、布線層四、底層；其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種32路前置放大器，通過調(diào)節(jié)電路板元件參數(shù)，可將每一路放大器設(shè)置為電荷靈敏或者電流靈敏的，且可設(shè)置每路輸出信號(hào)的極性及增益。

技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)抡?王守宇,馬朋,林莊昱,孫大鵬,王碩,韓星池,夏冰穎,劉晨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24