ELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU



Podobné dokumenty
1 Elektronika pro zpracování optického signálu

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (SLO/RCPTM) Detekce a zpracování optického signálu 1 / 30

Měření kmitočtu a tvaru signálů pomocí osciloskopu

OSCILOSKOPY. Základní vlastnosti osciloskopů

Fotoelektrické snímače

Detektory optického záření

λ hc Optoelektronické součástky Fotorezistor, Laserová dioda

4. STANOVENÍ PLANCKOVY KONSTANTY

Referát z Fyziky. Detektory ionizujícího záření. Vypracoval: Valenčík Dušan. MVT-bak.

RUZNYCH DRUHU ZÁRENí

5. Měření výstupní práce elektronu při fotoelektrickém jevu

Osciloskopická měření

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, polovodiče

Osciloskop Osciloskop.doc Ing. M. Martinec, V. Provazník Vytvořeno dne:

13. OSCILOSKOPY, DALŠÍ MĚŘICÍ PŘÍSTROJE A SENZORY

OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Měření výstupní práce elektronu při fotoelektrickém jevu

Měření Planckovy konstanty

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Energie elektronů v atomech nabývá diskrétních hodnot energetické hladiny.

Osciloskopy. Osciloskop. Osciloskopem lze měřit

Hmotnostní spektrometrie

Studium fotoelektrického jevu

Fotovodivost. Destička polovodiče s E g a indexem lomu n 1. Dopadající záření o intenzitě I 0 a hν E g. Do polovodiče pronikne záření o intenzitě:

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

Na základě toho vysvětlil Eisnstein vnější fotoefekt, kterým byla platnost tohoto vztahu povrzena.

Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

Virtuální instrumentace v experimentech jaderné fyziky - Vzorové úlohy

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

2. Zdroje a detektory světla

Vzorkování. Je-li posloupnost diracových impulzů s periodou T S : Pak časová posloupnost diskrétních vzorků bude:

Lasery optické rezonátory

optické přístroje a systémy

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Fotoelektrický jev a Planckova konstanta

Speciální spektrometrické metody. Zpracování signálu ve spektroskopii

Základy elektrického měření Milan Kulhánek

NITON XL3t GOLDD+ Nový analyzátor

Měření hladiny intenzity a spektrálního složení hluku hlukoměrem

Polovodičové detektory

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

STUDIUM FOTOEFEKTU A STANOVENÍ PLANCKOVY KONSTANTY. 1) Na základě měření vnějšího fotoefektu stanovte velikost Planckovy konstanty h.

1. Snímací část. Náčrtek CCD čipu.

Fyzikální praktikum 3 Studium činnosti fotonásobiče

AX-DG1000AF. UPOZORNĚNÍ popisuje podmínky nebo činnosti, které mohou způsobit zranění a smrt.

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

Ing. Stanislav Jakoubek

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky optoelektronických součástek

1. Zdroje a detektory optického záření

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ. (40) Zveřejněno N

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

Senzory ionizujícího záření

Ústav fyziky a měřicí techniky Laboratoř chemických vodivostních senzorů

Úvod do moderní fyziky. lekce 9 fyzika pevných látek (vedení elektřiny v pevných látkách)

DIGITÁLNÍ KOMUNIKACE S OPTICKÝMI VLÁKNY. Digitální signál bude rekonstruován přijímačem a přiváděn do audio zesilovače.

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

Světlo vyzařující dioda, též elektroluminiscenční dioda či LED, je elektronická polovodičová součástka obsahující přechod P-N.

2. kapitola: Přenosová cesta optická (rozšířená osnova)

MĚŘENÍ PLANCKOVY KONSTANTY

Výzva k podání nabídky na veřejnou zakázku malého rozsahu

Alfanumerické displeje

způsobují ji volné elektrony, tzv. vodivostní valenční elektrony jsou vázány, nemohou být nosiči proudu

Zákl. charakteristiky harmonických signálů

Výzva k podání nabídky a zadávací dokumentace

Fyzikální praktikum 3. Studium činnosti fotonásobiče

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. snímače foto. p. 2q. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

Základy pyrometrie. - pyrometrie = bezkontaktní měření teploty. 0.4 µm µm C C


Hlídač plamene SP 1.4 S

Světlo jako elektromagnetické záření

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Úloha č.9 - Detekce optického záření

Základy práce s osciloskopem

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

Fraunhofferova difrakce

Měření vlastností optických vláken a WDM přenos

Optoelektronické polovodičové součástky

Sada 1 - Elektrotechnika

ELEKTRICKÝ PROUD V PLYNECH

2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače

Radiometrie se zabývá objektivním a fotometrie subjektivním měřením světla.

Měření charakteristik fotocitlivých prvků

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

Síový analyzátor / rekordér pechodových jev

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

TELEVIZNÍ ZÁZNAM A REPRODUKCE OBRAZU

11-1. PN přechod. v přechodu MIS (Metal - Insolator - Semiconductor),

FYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ)

Otázka č.4. Silnoproudé spínací polovodičové součástky tyristor, IGBT, GTO, triak struktury, vlastnosti, aplikace.

3. D/A a A/D převodníky

Uţití elektrické energie. Laboratorní cvičení 27

Osnova: 1. Speciální diody 2. Tranzistory 3. Operační zesilovače 4. Řízené usměrňovače

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÉHO USMĚRŇOVAČE STABILIZACE NAPĚTÍ

MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDŮ VE STEJNOSMĚRNÝCH OBVODECH.

Vakuové součástky. Hlavní dva typy vakuových součástek jsou

Zobrazovací technologie

Optická spektroskopie

Pro upřesnění, Voltcraft je obchodní značka pro měřicí, napájecí a nabíjecí techniku z vlastního vývoje společnosti Conrad Electronic.

Transkript:

ELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU Václav Michálek, Antonín Černoch Společná laboratoř optiky UP a FZÚ AV ČR Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů CZ.1.07/2.2.00/07.0018 VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 1 / 22

Obsah 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 2 / 22

Obsah Úvod 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 3 / 22

Úvod Úvod Světelná energie dopadá na detektor, který vyšle elektrický signál obsahující informaci o: intenzitě (počtu fotonů) době detekce...?? Rychlost šíření signálu světlo ve vakuu 299 792 458 m/s, metr za 3.33 ns světlo ve vlákně v = c/n, metr za 5 ns (n = 1.5) elektrický impulz v koaxiálním kabelu metr za 5 ns VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 4 / 22

Obsah Detektory 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 5 / 22

Detektory Detektory Typy detektorů Fotonové detektory oko fotografie fotoelektrický jev vnitřní fotoodpor, fotodioda, lavinová fotodioda (APD) vnější fotonka, fotonásobič, mikrokanálkový zesilovač Termální detektory Koherentní detektory a) - Volný elektron b) h Nejbližší vyšší pás Vakuum Vodivostní pás kovu W Fermiho hladina h - Volný elektron Vodivostní pás c) + + Valenční pás polovodiče h - Vakuum E g W VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 6 / 22

Detektory Fotoefekt Vnitřní fotoefekt Fotoodpor změna vodivosti materiálu s intenzitou dopadajícího záření Fotodioda excitace elektron-děrových párů v ochuzené oblasti p-n přechodu APD lavinová fotodioda, urychlovací napětí excitace dalších nosičů nárazovou ionizací, jednofotonová citlivost, binární detektor Vnější fotoefekt Fotonka fotokatoda a anoda Fotonásobič sekundární emise, zesílení až 10 7 MCP mikrokanálkový zesilovač, prostorové rozlišení VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 7 / 22

Detektory Ostatní typy Termální detektory absorbce fotonů změna teploty změna vlastností materiálu (většinou elektrických) pomalá odezva (10 3 s) bolometry a spol. Koherentní detektory reakce na změnu velikosti elektrického pole signálu, možnost určení fáze dopadajících fotonů IČ po rádio homodynní detekce VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 8 / 22

Detektory Lavinová fotodioda APD p Excitace - 3 h + - 1 + Urychlení díry Urychlení elektronu - Excitace 2 + E g n E c E v x Proud [A] 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 Temný proud Fotoproud Průrazné napětí Oblast zisku Destrukční napětí 10 15 20 25 30 Závěrné napětí [V] zhášení laviny aktivně nebo pasivně mrtvá doba omezuje afterpulzy temné detekce v důsledku termálních excitací a nečistot VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 9 / 22

Obsah TAC/SCA 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 10 / 22

TAC/SCA Zpracování jednofotonových událostí elektronické moduly pro zpracování jednofotonových událostí rozlišení současných detekcí (koincidencí) krátké časové intervaly (ns) mezi příchody pulzů lze měřit obtížně pokud je délka pulzů delší Elektrické impulzy TTL +5 V (z APD 5 V, 20 ns) NIM -1 V VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 11 / 22

TAC/SCA Schéma zpoždění TAC SCA detektory TTL/NIM start stop 10 V 0 V TTL/NIM PC counter TAC Time to amplitude convertor, převádí časové zpoždění na amplitudu napět ového pulzu SCA Single Channel analyzer, rozlišuje pulzy podle velikosti VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 12 / 22

Obsah Osciloskop 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 13 / 22

Osciloskop Osciloskopická obrazovka (analogová, muzeum) Y X katoda (zdroj e - ) Wehneltův válec (mřížka) (jas) 1. anoda (zaostřovací) 2. anoda (urychlovací) 3. anoda (urychlovací a sběrná) VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 14 / 22

pilovité napětí (X) Osciloskop Osciloskopická obrazovka - zobrazení měřený signál (Y) zpětný běh paprsku zatemněn VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 15 / 22

Analogový osciloskop Osciloskop C1 DC dělič/ předzesilovač zpožďovací linka/y vertikální zesilovač/e Y1 Y2 EXT AC INT C1 INT C2 synchronizace dva kanály: -dvoupaprskový -přepínání průběhů po periodách (pomalé přepínání) po velmi krátkých úsecích signálu (rychlé přepínání) C2 dělič/ předzesilovač časová základna t-y X-Y (tohle schema umí X osu jen z C2, kdo chce, může si upravit) horizontální zesilovač X VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 16 / 22

Osciloskop Osciloskop - vzorkovací režim nízkofrekvenční signál nesplňující podvzorkovací podmínku bude zobrazen stejně zobrazený průběh je složen z více period f vz >2*B B-šířka pásma VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 17 / 22

Obsah Spektrální analyzátor 1 Úvod 2 Detektory 3 TAC/SCA 4 Osciloskop 5 Spektrální analyzátor VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 18 / 22

Spektrum Spektrální analyzátor periodický signál s(t) = n= nekonečný signál s(t) = C n e 2πjnfot ; f o = 1 T ; j2 = 1 ; C n = S(f )e 2πjft df ; S(f ) = T /2 T /2 s(t)e 2πjft dt. s(t)e 2πjnfot dt VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 19 / 22

Spektrální analyzátor Spektrální analyzátory Rozdělení Analogové s přeladitelným filtrem heterodynní s více filtry - přepínané nebo paralelní Digitální s číslicovými filtry FFT VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 20 / 22

Spektrální analyzátor Měření složky spektra (analogové) vstup filtr [úzko]pásmová propust demodulátor (U stř ) jedna hodnota spektra přeladitelný,přepínatelný nebo sada filtrů f 1, f 2, f 3... f 1 f 2 f 3 VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 21 / 22

Spektrální analyzátor Heterodynní spektrální analyzátor s(t) předzesilovač f m X směšovač f 0 =f m -f g mezifrekvenční filtr f 0 f g (frekvence je dána okamžitým napětím pilového signálu) demodulátor výstupní zesilovač S(f) Y-souřadnice obrazovky napěťově řízený (rozmítaný) generátor harmonického signálu generátor pilového napětí f X-souřadnice obrazovky VM, AČ (SLO/RCPTM) Elektronika pro zpracování signálu 22 / 22