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TAKAさんの毎日が発見・ブログ
アマチュア無線の機器製作を中心にした日常の活動記録です (by Taka JA2GRC、このブログはFC2_BLOGを使わせていただいてます。)
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PMT proj その32
 OPアンプによる、PMTのヘッドアンプの動作の状況がだいぶ分かってきたので、引き続き、信号処理系の試験をしてみました。



こちらに、PMT proj 関連記事の目次が有りますので、他の記事もご覧ください。


 ところで、PMTからの信号出力を観測していますと、LED光源で一定の光量のはずなのに、PMT回路の電源を入れてしばらく経つと、なんだかレベルが変動しているのです。 最初は気のせいかと思っていましたが、何度も試している内に、確実に変動しているのに気がつきました。 それも、結構長い周期で変動しているので最初は気がつきませんでした。

 PMTに加えている高圧はテスタでモニタしているのですが、チラチラとした短時間の変動は有るのですが、そんなに長時間の変動は見られません。 まさか、LEDって電源を入れてから光量が変動するのかな?なんて、考えてみたのですが、LEDだけON-OFFしても問題なく安定しています。

 レベル変動の様子はこんな感じです。 2分を過ぎたら、余り目立たなくなると言うか、かなりレベルが下がってくるので、変動が目立たなくなっているのだと思います。 ベースレベルが変動しているわけではないので、OPアンプでもないようです。

 それにしても結構、長期間の変動です。 そう言えば、LEDの光量を変更してから周期が長くなった様な気もします。

120611_pmt_proj_179.jpg

 で、気がついたのが高圧回路の変動です。 現在、実験に使っているPMTの高圧回路は、22段コッククロフトの2段ごとの電圧をPMTの各ダイノードに直接加えています。 負荷はPMTが消費する光電流以外は全くありません。 通常では全く無負荷の状態と言って良いでしょう。 そう言えば、一応電圧安定化の制御はしているのですが、パルス幅の関係で、低電流の方の制御はいい加減になっています。 最小パルス幅以下は成り行き状態で電圧が出てくることになっています。 電圧のモニタは一番低い1-2段目の電圧をモニタしながら調整していたのですが、この部分は、テスタの内部抵抗が一定の負荷になって正しい電圧が出ていたのですが、3-22段目については、全くの無負荷で、電源投入時に何らかの状況でコンデンサに、一旦高圧が充電されると、放電されずにそのままの状況を保っている可能性が有ります。

 ちなみに、コッククロフトの22段目とGND間に100MΩの抵抗を負荷として入れておくと、電源をON-OFFしても変動は見られません。 100MΩの抵抗を付けたことで、僅かに流れる電流で、高圧制御の範囲内に入ってきたという事みたいです。 と言うことは、今までの測定は、かなり高い電圧で測定していたことになります。

120611_pmt_proj_180.jpg

 それで、改めて、高圧に100MΩの抵抗を負荷として付けて、その時の1-2段目の電圧を変えてみて、信号レベルの変化を測定してみました。

 結構、高圧を可変すると出力がアップします。 確か、仕様書では1100Vと1600Vで10倍の変換効率の差があるとなっていましたので、妥当なところでしょうか。

 それにしても、高圧によってずいぶん信号レベルが変わりますね。 これなら、アンプの方で苦労してS/Nを稼ぐよりも、高圧を少し高めにしてS/Nを稼ぐ方がずっと楽そうですね。

120611_pmt_proj_181.jpg

 現在のフライバックトランスでは、66Vx11=726V辺りから136Vx11=1496Vぐらいまでの電圧範囲になっていますので、トランスの巻き数をもう少し高圧が出る様に変更した方が良いかもしれません。 MOS-FETの動作点も、軽い動作のところで、高圧が出る様にしておいた方が、スパイクノイズの点からも有利そうです。 負荷電流が増えた時には信号も強くなっているので、多少ノイズが増えても大丈夫でしょう。

 ただ、高圧を上げていくと、今度はPMTの最大電流の方を心配しないと行けないかもしれません。 あと、ヘッドアンプも完全にレベルオーバーしてしまいそうです。 この辺りのバランスを検討してみてから、高圧を変えた方が良さそうですね。
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