仪器学理论中的电子学设计

摘要：仪器设计者除要求掌握电子学理论外，还应该了解、掌握仪器学中的光电发的光电特性，这样才能设计出优质的仪器。例如，对于采用直流电压放大器电路的光谱仪器，在设计光电倍增管电路时，一般将光电倍增管的负载电阻取为10～100kΩ，最佳的选择应该是10kΩ左右。而有些设计者却把负载电阻设计为几十兆欧(MΩ)，这是造成光谱仪器噪声很大、很不稳定的主要原因之一。

仪器设计者除要求掌握电子学理论外，还应该了解、掌握仪器学中的光电发的光电特性，这样才能设计出优质的仪器。例如，对于采用直流电压放大器电路的光谱仪器，在设计光电倍增管电路时，一般将光电倍增管的负载电阻取为10～100kΩ，最佳的选择应该是10kΩ左右。而有些设计者却把负载电阻设计为几十兆欧(MΩ)，这是造成光谱仪器噪声很大、很不稳定的主要原因之一。

另外，设计者应对整机的原理和各个部件有全面的了解，尤其要对整机和部件的主要性能技术指标有足够的了解。如果不了解仪器整机原理，不了解仪器整机对部件的要求，就不可能设计出优质的仪器。有些设计者在设计电子学系统的放大器时，由于不了解哪些因素会影响放大器的噪声和稳定性，放大器的噪声和稳定性对整机的噪声和稳定性有多大的影响。所以，将直流放大器的放大倍数设计成150倍以上。导致放大器的漂移和噪声很大，不能满足使用要求。作者的实器的放大倍数应该控制在30倍以下。放大倍数达到150倍的直流放大器，其噪声和漂移会严重影响整机的性能。

计者还必须熟悉、了解电子元器件，否则，会因为元器件的使用不当，而影响设计出的电子部件的质量。特别要注意对直流放大器或直流I/V变换器的设计。根据作者的实践经验，反馈电阻的设计对I/V变换器非常重要，反馈电过大，I/V变换器会不稳定；反馈电阻过小，则满足不了后面电压放大器的要求。同时，在I/V变换器的反馈电阻处，一定要并联一只合适的优质电容，否则，不可能得到优质的I/V变换器。

在电子学设计时要重视对放大器的设计，千万不能简单化。有时为了仪器整机的稳定性，宁可用多级（一般采用两级或两级以上）低倍（有时用10倍以下）的放大器组成一只完整的放大器。特别是在前置放大器的设计上，更要小心从事。作者曾经在设计前置电流放大器时，选择较大的反馈电阻(8MΩ)，结果该放大器工作不稳定，噪声和漂移都很大。后来经过反复试验，将8MΩ的反馈电阻改为3. 03 MΩ（采用O．5%的金属膜、RJJ级的特制电阻），才得到了非常满意的结果。作者曾在工作中，采用直流电流放大器作为前置放大器（I/V变换‘器），I/V变换器后面不再接放大器，直接将I/V变换器的信号乡输出给A/D变换器，再传到数字电路。结果，仪器整机的稳定性极差，根本不能使用。因为这样做，必然要将i/v多阻选择得很大(10MΩ)，此时，仪器整机的噪声和漂移当然就会很大。后来改变设计，在I/V变换器后面增加一级放大（放大倍数为10倍），将I/V变换器的反馈电阻改为3.3 MΩ，使仪器性能大为改善。