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SMT贴片PCB打样,样机组装,测试,电路板批量
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PMT控制与信号放大电路板设计项目
一、项目背景 本项目用于控制光电倍增管模块,实现可调增益(Gain)控制、过曝保护、150 MHz 宽带放大输出及系统调试监控功能。用于高灵敏度、高速光信号检测场景(如荧光测量、光子计数或反射信号检测)。 二、功能要求 1. 基本功能 提供稳定 +5 V 电源给 PMT 模块供电。 提供可调控制电压 Vcont(0.5 V ~ 1.1 V),用于调节 PMT 增益。 提供 Vref(+1.2 V) 基准电压测量接口。 PMT 输出信号进行电流-电压转换与高速放大,输出电压信号至采集设备。 2. 增益调节功能 通过 MCU、DAC、或数字电位器控制 Vcont 电压,实现连续增益调节。 要求电压调节分辨率 ≤ 5 mV(对应增益调节分辨率优于 5%)。 提供接口信号输出以监测当前实际增益状态。 3. 过曝保护功能 电路需实时监测 PMT 输出电压信号幅值。 当输出信号超过设定阈值(可调)且持续相应时间(可调)时,执行以下动作: 立即断开 PMT +5 V 供电(使用 MOSFET 或继电器控制); 将 Vcont 强制拉低至 0 V(相当于关闭增益); 发出报警信号(TTL电平输出至主控)。 过曝阈值应可通过数字设定调整(范围 0.5 V ~ 2 V)。 系统恢复条件:手动复位指令。 4. 信号放大部分 输入信号:PMT 输出电流信号(电流型输出,带宽>150 MHz)。 转换电路:电流-电压转换(Transimpedance Amplifier, TIA)。 输出电压范围:0 ~ ±2 V(AC耦合输出)。 带宽要求:≥ 150 MHz(-3 dB 带宽)。 噪声要求:输出噪声 ≤ 1 mVrms(带宽 150 MHz)。 放大器器件建议: 首选:OPA857、THS4304、或 ADA4817 等高速低噪声放大器; 输出阻抗匹配 50 Ω,可接示波器或采集卡输入端。 5. 接口与通信 功能 接口类型 说明 电源输入 12VDC 内部生成 ±5 V、+5 V PMT 电源输入 DC 5 V / 500 mA 提供PMT供电 PMT 信号输出 同轴(SMA) 来自 PMT 模块输出 放大信号输出 同轴(SMA) 50 Ω 匹配输出 控制电压输入 DAC 或电位器接口 控制 Vcont 过曝信号输出 通讯输出 过曝报警 通信接口 Ethernet / USB 用于参数调节与监控 三、电气性能参数 项目 参数 电源电压 +12 V(主板输入),内部产生 +5 V / ±5 V 功耗 - 控制电压范围 0.5 V ~ 1.1 V 控制接口精度 ±2 mV 放大器带宽 ≥ 150 MHz 过曝保护响应时间 ≤ 10 µs 输出电压范围 ±2 V(50 Ω负载) 工作温度 0 °C ~ +50 °C 尺寸参考 100 mm × 80 mm(单板) 四、安全与防护设计 所有外部接口具备ESD防护(±8 kV空气放电)。 电源输入带过压/反接保护。 PMT 供电路径设计软启动与延时上电。 信号路径全差分屏蔽,减少高频串扰。 推荐使用铝合金屏蔽外壳(6061-T6或5052)及坡莫合金(1J85) 。 五、可选功能扩展 USB或RS485接口:用于上位机调试或远程监控。 多通道同步:可扩展至2–4通道PMT模块同时控制。 六、调试 1. 调试协助要求 l 开发方需提供完整的调试指导文档,包括: l 增益控制曲线与Vcont对应表; l 放大器频率响应与噪声测试方法; l 过曝保护触发点设置步骤; l 示波器连接与测试布线图; l 推荐测试负载与采集设置。 在样机阶段提供一次现场/远程联合调试支持,确保系统输出信号稳定且无过量噪声。 l 需预留测试点(TP)以便测量: l PMT电源电压; l 控制电压Vcont; l 放大器输出; l 过曝比较器输出。 2. 噪声性能验证 提供测试报告,测量以下参数: l 输出噪声谱密度(1 Hz ~ 150 MHz); l SNR、THD; l 输出漂移与温度漂移系数。 噪声上限定义: l 150 MHz带宽内 ≤ 1 mVrms; l 有效信号频率下(> 1 MHz)噪声占比 < 2%。 3. 结果有效性与数据可靠性 l 输出信号需与光源输入强度线性相关,误差 ≤ ±5%。 l 输出信号波形保持时间域和频域一致性,不得出现伪信号或过冲10%。 l 放大输出通道的延迟差 < 10 ns(单通道系统可忽略)。 l 提供校准数据与测试原始波形,便于结果复核。 l 协助现场调试验证,确保消除现场干扰噪声,可稳定获取有效数据。 七、交付物 原理图及PCB设计文件(; BOM表(含推荐替代型号); 固件代码(若有MCU控制部分); 测试报告(带频响和过曝响应测试); 机械安装图与接口定义说明。
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需要小电路板,FPGA,方波下降沿可调节
要求描述:输入波形为5V方波,脉宽5us,频率最高为50KHz;转换出的的波形为波形反向,对应的下降沿斜率可调,调节范围200-1000ns,幅值为6.5V左右,有电压偏置,最好幅值和偏置电压可调。
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