amplification très petit signaux (nA uV)

[doul11]

Bonsoir tout le monde

voici mon problème : dans le but de réaliser un détecteur de rayons cosmiques je doit amplifier un signal de quelques nano ampères et quelques dizaines de miro volts, la forme de l'impulsion est : t=0 V=Vmax, la valeur diminue de façon exponentielle jusqu'à t=5ns.Une contrainte supplémentaire est que je veut numériser le signal avec la carte son du PC, qui peut échantillonner a 100 Khz.


il faut donc amplifier et élargir l'impulsion, même si elle est déformé ce qui compte est de garder une bonne linéarité de la valeur Vmax, pour avoir une mesure précise dans la bande de largeur d'impulsion qui m'intéresse.


Selon vous est-ce possible ? (en lowcost bien sur)


J'ai commencé a faire quelques calculs et des simulations, mais je ne suis pas sur que les simulateurs soit juste dans ces conditions de si petit signaux.

d'avance merci pour votre aide.
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[gcortex]

peut être un Jfet en reliant la grille à la masse avec une résistance de 10M ?

[Tropique]

C'est plutot le contraire: un simulateur peut travailler à des conditions arbitrairement basses; c'est avec le monde réel que tu seras juste (si tu l'es déjà en sim, ce n'est même pas la peine d'essayer en réalité).
Mais il faudrait préciser un peu plus: quelques nA et µV, OK, mais si tu veux une bande correspondant à 5ns, ça commence à se corser. C'est un signal venant d'une chambre d'ionisation? D'un capteur spécialisé? Quelle impédance?....

[doul11]

peut être un Jfet en reliant la grille à la masse avec une résistance de 10M ?

oui, j'avais pas pensé a ce type de transistor, mais je ne maîtrise pas du tout les calculs avec ces composants.

un simulateur peut travailler à des conditions arbitrairement basses; c'est avec le monde réel que tu seras juste

c'est ce que je voulais dire, le simulateur ne reflète pas bien la réalité, j'ai essayé avec deux, il y en a un dans les choux complètement (Qucs), et un autre qui marche (trop ?) bien (spice)

Mais il faudrait préciser un peu plus: quelques nA et µV, OK, mais si tu veux une bande correspondant à 5ns, ça commence à se corser.

je veut une bonne linearité dans la bande des 5ns, si les autres bandes sont amplifiés de façon non linéaire c'est pas grave, tant que ça fait pas saturer les amplis, le signal sera traité par informatique, il sera facile d'éliminer ce que je ne veut pas (bruit, pic trop large, trop étroit, ...)

C'est un signal venant d'une chambre d'ionisation? D'un capteur spécialisé? Quelle impédance?....

ça sera une chambre d'ionisation, fait maison, ce que je peur dire sur l'impédance c'est que la sortie est découplé avec un condensateur pour éliminer la tension continue HT.

le problème c'est que je ne veut pas construire un alim HT et une chambre si je ne suis pas sur que l'électronique de filtrage et d'amplification va suivre, surtout que si je suis trop juste avec l'électronique je peut modifier la géométrie de la chambre pour augmenter les valeurs de sortie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Il faut réfléchir à la possibilité physique de le faire: pour amplifier et détecter chaque pulse individuel, il faut un préampli à basse impédance, ayant avec les capacités d'entrée une constante de temps suffisamment faible.
Pour quelques pF, ce sera sous le kiloohm. Il faut voir quel courant fera passer l'impédance de la chambre dans cette résistance, et quelle tension sera récupérée.
Cette tension est à comparer au bruit généré par la résistance. Dans une bande de 100MHz, ce sera de l'ordre de 30µV, en supposant que le préampli est parfait.
Après, si la faisabilité est avérée, l'impulsion peut être évaluée avec des comparateurs rapides pour discriminer l'amplitude.
Mais sans vraiment digitiser complètement le signal, il ne sera pas possible de récupérer le profil exact de la forme d'onde.

[doul11]

Pour quelques pF, ce sera sous le kiloohm. Il faut voir quel courant fera passer l'impédance de la chambre dans cette résistance, et quelle tension sera récupérée.
Cette tension est à comparer au bruit généré par la résistance. Dans une bande de 100MHz, ce sera de l'ordre de 30µV, en supposant que le préampli est parfait.

ok merci pour cette réponse, je vais essayer de calculer pour avoir un rapport signal/bruit correct.