Vorverstärker

Der Vorverstärker verstärkt die sehr kleine Signalamplitude des SiPMs um ~20dB und sollte möglichst nahe am SiPM selbst platziert werden, um ein akzeptables Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erhalten. Daher wurde eine Aufsteckplatine für das SiPM Board im gleichen Formfaktor entworfen, die möglichst vielseitig sein soll, um sich für unterschiedliche Auslesekonzepte mit folgenden Eigenschaften anzupassen:

• Zuführung der SiPM-Vorspannung durch den Vorverstärker einschließlich Vorspannungsfilter
• AC-Kopplung des Vorstufeneingangs
• Basierend auf rauscharmem Infineon MMIC BGA614
• Montagemöglichkeit für eine (Default, positiver Ausgang) oder zwei MMIC-Stufen (negativer Ausgang)
• Optionen für die Spannungsversorgung des Vorverstärkers (+5V): entweder über separaten Anschluss (J2) oder Fernspeisung über das Ausgangssignal (Default)

Schaltplan des Vorverstärkers

Für die verschiedenen Betriebsarten werden folgende Montageoptionen angeboten (nicht erwähnte Komponenten sind identisch wie im Schaltplan angegeben oder wie in der Standardoption):

Standard (einstufig, Fernspeisung)

• nicht montieren: IC2, C5, C6, L4, R5, C7, J2, J5
• montieren: R7 (0R), R6 (0R), C2 (0R), verbinde IC2 pins 1 zu 3 (z. B. mit kantenmontiertem 0R-Widerstand)

Dual-stage

• montieren: IC2, R6/C7 = Pol-Null-Korrektur-Netzwerk (z.B. 47R/22p)

Separater Anschluss der Spannungsversorgung

• nicht montieren: L3
• montieren: J2

Floating-Bias-Spannungsversorgung (galvanisch getrennt von Signal-GND)

• nicht montieren: R7
• montieren: C5, C6

Allzweck 50Ω HF-Verstärker (kein SiPM, Signaleingang über u.Fl-Buchse J5)

• nicht montieren: J1, J3, R1, R2, L2
• montieren: J5

montierte Vorverstärker- (oben) und Fotosensor PCBs (unten) mit einem instrumentierten SiPM

Montierter Vorverstärker, der auf die Stiftleisten der SiPM-Platine einer montierten Detektorplatte gesteckt wird