用于X射线脉冲星导航敏感器的硅漂移探测器处理电路的制作方法

本发明涉及一种硅漂移探测器处理电路，特别是一种用于X射线脉冲星导航敏感器的硅漂移探测器处理电路，可以用于卫星与飞船等航天器的X射线脉冲星导航敏感器产品中。

背景技术：

X射线脉冲星导航敏感器根据脉冲星发射的脉冲信号和事先精确测定的脉冲星角位置信息进行导航。1999年美国发射的ARGOS先进研究和对地观测卫星上搭载的非常规恒星特征实验对X射线脉冲星导航的可行性进行了初步的验证。2004年，美国国防高级研究计划局启动了“基于X射线源的自主导航定位”研究计划。美国计划在国际空间站上进行NICE实验，实验数据将用于X射线脉冲星导航的性能分析和关键技术攻关。

在空间X射线观测方面，中国科学院高能物理研究所计划发射低轨道宽波段X射线天文卫星－硬X射线调制望远镜HXMT，将为我国开展X射线脉冲星导航研究提供巡天观测技术储备和必要的实测数据。

我国多个研究机构，如中国空间技术研究院、中国科学院国家授时中心、南京航空航天大学、国防科技大学、华中科技大学、西安电子科技大学等，先后投入对X射线脉冲星导航的研究工作。内容涉及基于X射线脉冲星的导航卫星自主导航、脉冲星授时和星载时钟修正、组合导航算法、整周模糊度求解、脉冲星信号识别和消噪算法，以及脉冲星导航试验平台的搭建等问题。

X射线探测器是X射线脉冲星导航敏感器的关键器件，与其处理电路一起，决定了X射线脉冲星导航敏感器的探测性能。X射线探测器的主要作用是捕获X射线光子，实现光电转换。根据X射线探测器构成物质的不同性质，可以将其划分为不同类型，包括气体正比计数器、微通道板探测器、半导体探测器、闪烁晶体探测器和热敏探测器等。

其中固态半导体探测器包含CCD半导体探测器、Si(Li)探测器、Si-PIN探测器、硅漂移探测器等。硅漂移探测器的结电容很小、漏电流小，可以快速的读出电子信号，能量分辨率和高计数性能是目前所有X射线半导体探测器中最好的。美国NICE实验采用了硅漂移探测器。

X射线作用于硅漂移探测器，产生的电子会在漂移电场的作用下向阳极漂移，到阳极附近产生信号。探测器内部包含有用于电荷放大电路的反馈电容，硅漂移探测器外部处理电路对探测器输出信号进行低噪声的放大。由于存在漏电流，需要对探测器进行复位，以防止反馈电容上积累过多电荷而导致输出饱和，硅漂移探测器内部含有复位二极管，外部处理电路产生复位信号，使探测器复位。硅漂移探测器内部包含温敏二极管和致冷器。外部处理电路通过测量温敏二极管的电压可以推算出探测器当前的温度，通过制冷电路将探测器内部温度控制在合适的温度点，可以减小探测器内部产生的噪声。

传统的硅漂移探测器处理电路，均采用了商业级或工业级元器件，无法满足宇航产品高辐射环境下长时间工作的要求，不能用于X射线脉冲星导航敏感器。因此迫切需要设计一种用于X射线脉冲星导航敏感器的硅漂移探测器处理电路。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于X射线脉冲星导航敏感器的抗辐射、高可靠硅漂移探测器处理电路。

本发明的技术解决方案是：用于X射线脉冲星导航敏感器的硅漂移探测器处理电路，包括包括前置放大模块、复位模块、制冷模块，其中

前置放大模块，接收外部硅漂移探测器中敏感元对X射线进行光电转换后输出的光子信号，将光子信号进行低噪声放大后生成预放大光子信号并送至外部，同时将预放大光子信号输出给复位模块，用于生成复位信号；

复位模块，采用前置放大模块输出的预放大光子信号，生成复位信号后输出给外部硅漂移探测器；

制冷模块，获取外部硅漂移探测器内温敏二极管的温度信号作为输入，与预先设置的温度进行比较，如果探测器内部温度高于设置温度，则输出制冷电流到硅漂移探测器内部的致冷器，将探测器内部温度降低至与预先设置的温度一致，如果探测器内部温度不高于设置温度，则不进行操作；所述的设置温度的取值范围为[-30℃，-60℃]。

所述的前置放大模块包括+5V低噪声基准电压电路、滤波网络电路、+2V参考电压电路、运算放大器电路，其中

+5V低噪声基准电压电路，采用基准电压芯片，产生低噪声电压信号，输出给滤波网络电路；

滤波网络电路，对低噪声电压信号进行滤波，接收外部硅漂移探测器中敏感元对X射线进行光电转换后输出的光子信号，然后将滤波后的低噪声电压信号与光子信号作为运算放大器同相输入端输入信号；

+2V参考电压电路，生成+2V电压信号，作为运算放大器反相输入端输入信号；

运算放大器电路，采用光子信号与滤波后的低噪声电压信号作为同相输入端信号，采用+2V电压信号作为反相输入端输入信号，进行低噪声放大后输出预放大光子信号；所述的运算放大器电路当滤波网络电路未接收到外部硅漂移探测器中敏感元对X射线进行光电转换后输出的光子信号时，运算放大器电路输出信号的峰-峰值不大于2毫伏。

所述的复位模块包括反相放大电路、比较器电路、脉冲展宽电路、幅值采样电路、积分电路、模拟开关电路，其中

反相放大电路，接收预放大光子信号，进行反相放大后输出给幅值采样电路，其中，反相放大电路的反相放大倍数为[1-1.3]；

比较器电路，接收预放大光子信号，与设定的阈值进行比较，当预放大光子信号的幅值高于设定的阈值时，比较器电路输出信号由高电平变为低电平，当预放大光子信号的幅值低于设定的阈值时，比较器电路输出信号则由低电平变为高电平，比较器电路将比较器电路输出信号输出至脉冲展宽电路，阈值为+2V[1V-3V]；

脉冲展宽电路，如果比较器电路输出信号的低电平为2微秒，则将比较器电路输出信号的低电平维持时间延长至60微秒到120微秒，然后送至幅值采样电路、模拟开关电路，否则不进行操作；

幅值采样电路，接收比较器电路输出信号、反相放大后的预放大光子信号；当比较器电路输出信号为下降沿时，将反相放大后的预放大光子信号、比较器电路输出信号送至积分电路；

积分电路，对反相放大后的预放大光子信号、比较器电路输出信号进行积分，将积分信号送至模拟开关电路；

模拟开关电路，当比较器电路输出信号为低电平时，将积分信号作为复位信号并输出外部硅漂移探测器。

所述的制冷模块包括温度设置电路、温敏二极管偏置电路、温度控制电路、电压-电流转换电路，其中

制冷模块，获取外部硅漂移探测器内温敏二极管的温度信号作为输入，与预先设置的温度进行比较，如果探测器内部温度高于设置温度，则输出制冷电流到硅漂移探测器内部的致冷器，将探测器内部温度降低至与预先设置的温度一致，如果探测器内部温度不高于设置温度，则不进行操作；所述的设置温度的取值范围为[-30℃，-60℃]。

温度设置电路，产生包括设置温度的电压信号后输出给温度控制电路，其中，；

温敏二极管偏置电路，产生外部硅漂移探测器内温敏二极管正常工作所需的偏置电流，接收外部硅漂移探测器内温敏二极管产生的温度信号并输出至温度控制电路；

温度控制电路，接收包括设置温度的电压信号、温度信号后进行判断，如果温度信号高于设置温度的电压信号时，产生电压信号至电压-电流转换电路，否则不进行操作；其中，温度信号与设置温度的差值与电压信号成正比；

电压-电流转换电路，接收电压信号，输出制冷电流到外部硅漂移探测器内部的致冷器，将探测器内部温度降低至设置温度。

所述的前置放大模块包括第一高速低噪声运算放大器A1、第一低噪声基准电压芯片P1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1，其中

第一低噪声基准电压芯片P1的电源输入端接+12V电源、公共端接地、+10V输出端和+5V输出端短接、+5V输出端接第一电阻R1一端、第四电阻R4一端，第一电阻R1另一端接第二电阻R2一端、第一电容C1一端，第一电容C1另一端接地，第二电阻R2另一端接第三电阻R3一端、第二电容C2一端，第二电容C2另一端接地，第三电阻R3另一端接第一电感L1一端，第一电感L1另一端接外部硅漂移探测器输出的光子信号、第一高速低噪声运算放大器A1的同相输入端，第一高速低噪声运算放大器A1的反相输入端接第四电阻R4另一端、第五电阻R5一端、第三电容C3一端,第五电阻R5另一端接地，第三电容C3另一端接地，第一高速低噪声运算放大器A1的正电源端接+5V电源，第一高速低噪声运算放大器A1的负电源端接-5V电源，第一高速低噪声运算放大器A1的补偿端接第六电阻R6一端，第六电阻R6的另一端接第四电容C4一端，第四电容C4的另一端接地，第一高速低噪声运算放大器A1的输出端作为预放大光子信号输出点。

所述的复位模块包括第一低噪声运算放大器E1、第一高速比较器B1、第一高速模拟开关S1、第一JFET输入型运算放大器J1、第一两输入与非门U1、第二两输入与非门U2、第三两输入与非门U3、第四两输入与非门U4、第一PNP型小功率开关三极管Q1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第一开关二极管D1、第二开关二极管D2，其中

第七电阻R7的一端的第一路连接预放大光子信号，第七电阻R7的一端的第二路连接第十一电阻R11的一端，第七电阻R7的另一端的第一路连接第九电阻R9的一端，第七电阻R7的另一端的第二路连接第一低噪声运算放大器E1的反相输入端，第一低噪声运算放大器E1的同相输入端连接第八电阻R8的一端，第一低噪声运算放大器E1的正电源端连接+5V电源，第一低噪声运算放大器E1的负电源端连接-5V电源，第八电阻R8的另一端接地，第九电阻R9的另一端的第一路连接第一低噪声运算放大器E1的输出端，第九电阻R9的另一端的第二路连接第十二电阻R12的一端，第九电阻R9的另一端的第三路连接第十三电阻R13的一端，第十二电阻R12的另一端连接第一开关二极管D1的阳极，第一开关二极管D1的阴极的第一路连接第二开关二极管D2的阴极，第一开关二极管D1的阴极的第二路连接第十三电阻R13的另一端，第一开关二极管D1的阴极的第三路连接第一高速模拟开关S1的输入端，第二开关二极管D2的阳极连接第十五电阻R15的一端，第十五电阻R15的另一端的第一路连接第一两输入与非门U1的一输入端，第十五电阻R15的另一端的第二路连接第二两输入与非门U2的输出端，第十五电阻R15的另一端的第三路连接第三两输入与非门U3的一输入端和另一输入端，第十五电阻R15的另一端的第四路连接第十六电阻R16的一端，第一两输入与非门U1的另一输入端的第一路连接第一高速比较器B1的输出端，第一两输入与非门U1的另一输入端的第二路连接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端的第一路连接第一路连接第一高速比较器B1的同相输入端，第十四电阻R14的另一端的第二路连接第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，第一高速比较器B1的反相输入端连接第十一电阻R11的另一端，第一高速比较器B1的正电源端连接+5V电源，第一高速比较器B1的负电源端接地，第一两输入与非门U1的输出端连接第二两输入与非门U2的一输入端，第二两输入与非门U2的另一输入端的第一路连接第十六电阻R16的另一端，第二两输入与非门U2的另一输入端的第二路连接第六电容C6的一端，第四两输入与非门U4的一输入端和另一输入端，第六电容C6的另一端的第二路连接第三两输入与非门U3的输出端，第六电容C6的另一端的第三路连接第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另一端的第一路连接第七电容C7的一端，第十七电阻R17的另一端的第二路连接第一高速模拟开关S1的控制端，第四两输入与非门U4的输出端连接第十电容C10的一端，第一高速模拟开关S1的正电源端连接+5V电源，第一高速模拟开关S1的负电源端连接-5V电源，第一高速模拟开关S1的接地端接地，第一高速模拟开关S1的输出端的第一路连接第九电容C9的一端，第一高速模拟开关S1的输出端的第二路连接第一JFET输入型运算放大器J1的反相输入端，第一JFET输入型运算放大器J1的同相输入端的第一路连接第十八电阻R18的一端，第一JFET输入型运算放大器J1的同相输入端的第二路连接第十九电阻R19的一端，的同相输入端的第三路连接第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地，第十九电阻R19的另一端接地，第十八电阻R18的另一端连接+5V电源，第九电容C9的另一端的第一路连接第一JFET输入型运算放大器J1的输出端，第九电容C9的另一端的第二路连接第二十电阻R20的一端，第一JFET输入型运算放大器J1地正电源端连接+5V电源，第一JFET输入型运算放大器J1地负电源端接地，第二十电阻R20的另一端的第一路连接第十一电容C11的一端，第二十电阻R20的另一端的第二路连接第二十一电阻R21的一端，第二十电阻R20的另一端的第三路连接第一PNP型小功率开关三极管Q1的发射极，第一PNP型小功率开关三极管Q1的基极的第一路连接第二十一电阻R21的另一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的基极的第二路连接第十电容C10的另一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的集电极的第一路连接第二十二电阻R22的一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的集电极的第二路连接第二十三电阻R23的一端，第二十二电阻R22的另一端接地，第二十三电阻R23的另一端作为复位信号输出点。

所述的制冷模块包括第一通用运算放大器F1、第二通用运算放大器F2、第三通用运算放大器F3、第四通用运算放大器F4、第五通用运算放大器F5、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第一PNP大功率三极管G1、第一低噪声稳压电源H1；

第二十四电阻R24的一端的第一路连接温度信号，第二十四电阻R24的一端的第二路连接第二十八电阻R28的一端，第二十四电阻R24的另一端接地，第二十八电阻R28的另一端连接第一通用运算放大器F1的同相输入端，第二十五电阻R25的一端接+5V电源，第二十五电阻R25的另一端的第一路连接第二十七电阻R27的一端，第二十五电阻R25的另一端的第二路连接第二十六电阻R26的一端，第二十六电阻R26的另一端接地，第二十七电阻R27的另一端的第一路连接第一通用运算放大器F1的反相输入端，第二十七电阻R27的另一端的第二路连接第二十九电阻R29的一端，第二十九电阻R29的另一端的第一路连接第一通用运算放大器F1的输出端，第二十九电阻R29的另一端的第二路连接第三十电阻R30的一端，第二十九电阻R29的另一端的第三路连接第三十一电阻R31的一端，第三十电阻R30的另一端连接第十二电容C12的一端，第十二电容C12的另一端的第一路连接第二通用运算放大器F2的反相输入端，第十二电容C12的另一端的第二路连接第三十一电阻R31的另一端，第十二电容C12的另一端的第三路连接第三十二电阻R32的一端，第十二电容C12的另一端的第四路连接第十四电容C14的一端，第三十二电阻R32的另一端连接第十三电容C13的一端，第十三电容C13的另一端的第一路连接第十四电容C14的另一端，第十三电容C13的另一端的第二路连接第三十五电阻R35的一端，第十三电容C13的另一端的第三路连接第二通用运算放大器F2的输出端，第二通用运算放大器F2的同相输入端连接第三十三电阻R33的一端，第三十三电阻R33的另一端接地，第三十五电阻R35的另一端的第一路连接第三十六电阻R36的一端，第三十五电阻R35的另一端的第二路连接第三通用运算放大器F3的反相输入端，第三通用运算放大器F3的同相输入端连接第三十四电阻R34的一端，第三十四电阻R34的另一端接地，第三十六电阻R36的另一端的第一路连接第三通用运算放大器F3的输出端，第三十六电阻R36的另一端的第二路连接第三十七电阻R37的一端，第三十七电阻R37的另一端的第一路连接第四十电阻R40的一端，第三十七电阻R37的另一端的第二路连接第五通用运算放大器F5的反相输入端，第四十电阻R40的另一端的第一路连接第五通用运算放大器F5的输出端，第四十电阻R40的另一端的第二路连接第四十一电阻R41的一端，第五通用运算放大器F5的同相输入端的第一路连接第三十九电阻R39的一端，第五通用运算放大器F5的同相输入端的第二路连接第三十八电阻R38的一端，第三十九电阻R39的另一端接地，第三十八电阻R38的另一端的第一路连接第四通用运算放大器F4的输出端，第三十八电阻R38的另一端的第二路连接第四通用运算放大器F4的反相输入端，第四通用运算放大器F4的同相输入端的第一路连接第四十一电阻R41的另一端，第四通用运算放大器F4的同相输入端的第二路连接第四十二电阻R42的一端，第四十二电阻R42的另一端连接第一大功率三极管G1的基极，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第一路连接第十六电容C16的一端，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第二路连接第四十四电阻R44的一端，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第三路连接第一低噪声稳压电源H1的输出端，第十六电容C16的另一端接地，第四十四电阻R44的另一端的第一路连接第一低噪声稳压电源H1的调整端，第四十四电阻R44的另一端的第二路连接第四十三电阻R43的一端，第四十三电阻R43的另一端接地，第一低噪声稳压电源H1的输入端的第一路连接+5V电源，第一低噪声稳压电源H1的输入端的第二路连接第十五电容C15的一端，第十五电容C15的另一端接地，第一PNP大功率三极管G1的集电极作为制冷电流输出点。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明探测器处理电路通过采用抗辐射宇航级元器件进行设计，与现有技术相比，能更好的适用于宇航产品长期在轨工作；

(2)本发明探测器处理电路中前置放大模块采用+5V低噪声基准电压电路产生低噪声电压信号，并通过滤波网络电路后再与硅漂移探测器光子信号一起，作为运算放大器同相输入端输入信号，可以克服现有技术前置放大模块易受供电电源噪声影响，导致预放大光子信号噪声偏大的缺点；

(3)本发明探测器处理电路中制冷模块的电压-电流转换电路，通过使用低噪声稳压电源和大功率三极管来使用输入电压线性调节制冷电流的大小，与现有技术相比，克服了脉宽调制方法带来的噪声影响，有利于减小预放大光子信号的噪声。

附图说明

图1为本发明硅漂移探测器处理电路的组成原理框图；

图2为本发明前置放大模块的组成原理框图；

图3为本发明前置放大模块的电路原理图；

图4为本发明复位模块的组成原理框图；

图5为本发明复位模块的电路原理图；

图6为本发明制冷模块的组成原理框图；

图7为本发明制冷模块的电路原理图。

具体实施方式

本发明在硅漂移探测器处理电路的设计上，进行了技术改进，采用抗辐射宇航级元器件进行设计，满足宇航产品在轨高辐射环境下长时间工作的要求。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，如图1所示，本发明一种用于X射线脉冲星导航敏感器的硅漂移探测器处理电路，包括前置放大模块、复位模块和制冷模块。

前置放大模块，接收硅漂移探测器输出的光子信号，对该信号进行低噪声放大后生成预放大光子信号，分三路输出：第一路输出至脉冲星导航敏感器信息处理电路，生成导航信息；第二路作为反馈信号输出给硅漂移探测器；第三路输出给硅漂移探测器处理电路中的复位模块，用于生成复位信号。

复位模块，采用前置放大模块输出的预放大光子信号，处理生成复位信号后输出给硅漂移探测器，对探测器进行复位，防止硅漂移探测器输出的光子信号饱和。

制冷模块，采用探测器内部温敏二极管的温度信号作为输入，通过该电压信号，可以获得探测器当前的温度，与预先设置的温度进行比较，如探测器内部温度高于设置温度，则输出制冷电流到硅漂移探测器内部的致冷器，将探测器内部温度降低至与预先设置的温度一致。

图2为前置放大模块的组成原理框图。在图2中，前置放大模块包括+5V低噪声基准电压电路、滤波网络电路、+2V参考电压电路和运算放大器电路；

+5V低噪声基准电压电路，采用基准电压芯片，产生低噪声电压信号，输出给滤波网络电路；

滤波网络电路，对+5V低噪声基准电压电路输出的低噪声电压信号进行滤波，输出的信号与硅漂移探测器光子信号一起，作为运算放大器同相输入端输入信号；

+2V参考电压电路，生成+2V电压信号，作为运算放大器反相输入端输入信号；

运算放大器电路，采用光子信号与滤波网络电路输出的信号作为同相输入端信号，采用+2V参考电压电路生成的信号，作为运算放大器反相输入端输入信号，进行低噪声放大后输出预放大光子信号，当硅漂移探测器未接收到X射线时，运算放大器电路输出信号的峰-峰值不大于2毫伏。

在图3中，前置放大模块包括第一高速低噪声运算放大器A1、第一低噪声基准电压芯片P1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1；

第一低噪声基准电压芯片P1的电源输入端连接到+12V电源、公共端接地、+10V输出端和+5V输出端短接在一起、+5V输出端的第一路连接第一电阻R1的一端、+5V输出端的第二路连接第四电阻R4的一端，第一电阻R1的另一端的第一路连接第二电阻R2的一端，第一电阻R1的另一端的第二路连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地，第二电阻R2的另一端的第一路连接第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端的第二路连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地，第三电阻R3的另一端连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端的第一路连接硅漂移探测器输出的光子信号，第一电感L1的另一端的第二路连接第一高速低噪声运算放大器A1的同相输入端，第一高速低噪声运算放大器A1的反相输入端的第一路连接第四电阻R4的另一端，第一高速低噪声运算放大器A1的反相输入端的第二路连接第五电阻R5的一端，第一高速低噪声运算放大器A1的反相输入端的第三路连接第三电容C3的一端,第五电阻R5的另一端接地，第三电容C3的另一端接地，第一高速低噪声运算放大器A1的正电源端连接+5V电源，第一高速低噪声运算放大器A1的负电源端连接-5V电源，第一高速低噪声运算放大器A1的补偿端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端接地，第一高速低噪声运算放大器A1的输出端作为预放大光子信号输出点。

+5V低噪声基准电压电路采用宇航级基准电压芯片AD584，用于产生低噪声的+5V基准电压。运算放大器电路以宇航级高速低噪声运算放大器AD829为核心，为保证运算放大电路的带宽指标满足硅漂移探测器的要求，在AD829补偿端采用了第六电阻R6和第四电容C4串联的方法。

图4为复位模块的组成原理框图。在图4中，复位模块包括反相放大电路、比较器电路、脉冲展宽电路、幅值采样电路、积分电路和模拟开关电路；

反相放大电路，接收前置放大模块输出的预放大光子信号，进行反相放大后输出给幅值采样电路，反相放大倍数为1倍到1.3倍之间；

比较器电路，接收前置放大模块输出的预放大光子信号，与设定的阈值进行比较，当预放大光子信号的幅值高于阈值时，比较器电路输出信号由高电平变为低电平，当预放大光子信号的幅值低于阈值时，比较器电路输出信号则由低电平变为高电平，比较器电路输出信号输出至脉冲展宽电路，一般情况下，阈值为+2V；

脉冲展宽电路，接收比较器电路输出的一个绝大部分时间维持高电平状态的脉冲信号，脉冲低电平维持时间为2微秒左右，脉冲展宽电路将低电平脉冲维持时间延长至60微秒到120微秒之间，脉冲展宽电路有两种输出信号，第一种输出信号输出给幅值采样电路，第二种输出信号输出给模拟开关电路；

幅值采样电路，有两种输入信号，第一种输入信号由反相放大电路提供，第二种输入信号由脉冲展宽电路提供，内部含有高速开关电路，当开关电路导通时，信号输出至积分电路；

积分电路，对幅值采样电路的输出信号积分处理，输出信号给模拟开关电路；

模拟开关电路，也有两种输入信号，第一种输入信号由脉冲展宽电路提供，作为开关三极管的控制信号，第二种输入信号由积分电路提供，作为开关三极管的输入信号，模拟开关电路的输出信号即为复位信号，输出给硅漂移探测器，当开关三极管的控制信号使开关三极管打开时，开关三极管输出信号幅值就是复位信号的幅值。

在图5中，复位模块包括第一低噪声运算放大器E1、第一高速比较器B1、第一高速模拟开关S1、第一JFET输入型运算放大器J1、第一两输入与非门U1、第二两输入与非门U2、第三两输入与非门U3、第四两输入与非门U4、第一PNP型小功率开关三极管Q1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第一开关二极管D1、第二开关二极管D2；

第七电阻R7的一端的第一路连接预放大光子信号，第七电阻R7的一端的第二路连接第十一电阻R11的一端，第七电阻R7的另一端的第一路连接第九电阻R9的一端，第七电阻R7的另一端的第二路连接第一低噪声运算放大器E1的反相输入端，第一低噪声运算放大器E1的同相输入端连接第八电阻R8的一端，第一低噪声运算放大器E1的正电源端连接+5V电源，第一低噪声运算放大器E1的负电源端连接-5V电源，第八电阻R8的另一端接地，第九电阻R9的另一端的第一路连接第一低噪声运算放大器E1的输出端，第九电阻R9的另一端的第二路连接第十二电阻R12的一端，第九电阻R9的另一端的第三路连接第十三电阻R13的一端，第十二电阻R12的另一端连接第一开关二极管D1的阳极，第一开关二极管D1的阴极的第一路连接第二开关二极管D2的阴极，第一开关二极管D1的阴极的第二路连接第十三电阻R13的另一端，第一开关二极管D1的阴极的第三路连接第一高速模拟开关S1的输入端，第二开关二极管D2的阳极连接第十五电阻R15的一端，第十五电阻R15的另一端的第一路连接第一两输入与非门U1的一输入端，第十五电阻R15的另一端的第二路连接第二两输入与非门U2的输出端，第十五电阻R15的另一端的第三路连接第三两输入与非门U3的一输入端和另一输入端，第十五电阻R15的另一端的第四路连接第十六电阻R16的一端，第一两输入与非门U1的另一输入端的第一路连接第一高速比较器B1的输出端，第一两输入与非门U1的另一输入端的第二路连接第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端的第一路连接第一路连接第一高速比较器B1的同相输入端，第十四电阻R14的另一端的第二路连接第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，第一高速比较器B1的反相输入端连接第十一电阻R11的另一端，第一高速比较器B1的正电源端连接+5V电源，第一高速比较器B1的负电源端接地，第一两输入与非门U1的输出端连接第二两输入与非门U2的一输入端，第二两输入与非门U2的另一输入端的第一路连接第十六电阻R16的另一端，第二两输入与非门U2的另一输入端的第二路连接第六电容C6的一端，第四两输入与非门U4的一输入端和另一输入端，第六电容C6的另一端的第二路连接第三两输入与非门U3的输出端，第六电容C6的另一端的第三路连接第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另一端的第一路连接第七电容C7的一端，第十七电阻R17的另一端的第二路连接第一高速模拟开关S1的控制端，第四两输入与非门U4的输出端连接第十电容C10的一端，第一高速模拟开关S1的正电源端连接+5V电源，第一高速模拟开关S1的负电源端连接-5V电源，第一高速模拟开关S1的接地端接地，第一高速模拟开关S1的输出端的第一路连接第九电容C9的一端，第一高速模拟开关S1的输出端的第二路连接第一JFET输入型运算放大器J1的反相输入端，第一JFET输入型运算放大器J1的同相输入端的第一路连接第十八电阻R18的一端，第一JFET输入型运算放大器J1的同相输入端的第二路连接第十九电阻R19的一端，的同相输入端的第三路连接第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地，第十九电阻R19的另一端接地，第十八电阻R18的另一端连接+5V电源，第九电容C9的另一端的第一路连接第一JFET输入型运算放大器J1的输出端，第九电容C9的另一端的第二路连接第二十电阻R20的一端，第一JFET输入型运算放大器J1地正电源端连接+5V电源，第一JFET输入型运算放大器J1地负电源端接地，第二十电阻R20的另一端的第一路连接第十一电容C11的一端，第二十电阻R20的另一端的第二路连接第二十一电阻R21的一端，第二十电阻R20的另一端的第三路连接第一PNP型小功率开关三极管Q1的发射极，第一PNP型小功率开关三极管Q1的基极的第一路连接第二十一电阻R21的另一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的基极的第二路连接第十电容C10的另一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的集电极的第一路连接第二十二电阻R22的一端，第一PNP型小功率开关三极管Q1的集电极的第二路连接第二十三电阻R23的一端，第二十二电阻R22的另一端接地，第二十三电阻R23的另一端作为复位信号输出点。

反相放大电路以宇航级低噪声运算放大器OP27为核心。比较器电路以宇航级高速比较器AD8561为核心，第十四电阻R14和第十电阻R10的阻值决定了比较器的阈值，当预放大光子信号幅值高于此阈值时，复位模块开始输出复位信号，硅漂移探测器进入复位状态。脉冲展宽电路中，第十六电阻R16和第六电容C6组成了一个充放电电路，第十六电阻R16阻值和第六电容C6的容值影响展宽后低电平脉冲维持时间，低电平脉冲维持时间影响预放大光子信号最低幅值，一般要求延长至60微秒到120微秒之间。幅值采样电路的高速开关选取了宇航级高速开关芯片HI1-201HS，积分电路采用了宇航级JFET输入型运算放大器LF156。

举例，若如图1所示脉冲星导航敏感器信息处理线路要求预放大光子信号的最大幅值在+2V到+5V内选取，可以参考高速比较器AD8561的手册，设定图5中第十四电阻R14和第十电阻R10阻值，达到调整高速比较器AD8561阈值的目的。在图5中，为兼顾器件体积和功耗参数，第十六电阻R16可以在300千欧至680千欧之间选取，第六电容C6不大于300皮法。

图6为制冷模块的组成原理框图。在图6中，制冷模块包括温度设置电路、温敏二极管偏置电路、温度控制电路、电压-电流转换电路；

温度设置电路，采用对电源电压进行电阻分压的方法，产生一个电压信号，输出给温度控制电路，温度设置电路输出信号表征预先设置的探测器内部温度；

温敏二极管偏置电路，产生硅漂移探测器内部温敏二极管正常工作所需的偏置电流，温敏二极管偏置电路接收硅漂移探测器内部温敏二极管产生的温度信号，输出信号到温度控制电路；

温度控制电路，接受温度设置电路输出的表征预先设置温度的电压信号，以及表征硅漂移探测器内部温度的温敏二极管偏置电路输出信号，温度控制电路输出信号电压幅值与两种输入信号幅值之间的差有关，两种输入信号幅值相等时，输出信号幅值为零，温度控制电路输出信号到电压-电流转换电路；

电压-电流转换电路，接受温度控制电路输出的电压信号，输出制冷电流信号的电流值与输入电压值呈比例关系，当输入电压信号幅值为零时，输出电流值也为零，输出制冷电流信号给硅漂移探测器内部的致冷器。

在图7中，制冷模块包括第一通用运算放大器F1、第二通用运算放大器F2、第三通用运算放大器F3、第四通用运算放大器F4、第五通用运算放大器F5、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第一PNP大功率三极管G1、第一低噪声稳压电源H1；

第二十四电阻R24的一端的第一路连接温度信号，第二十四电阻R24的一端的第二路连接第二十八电阻R28的一端，第二十四电阻R24的另一端接地，第二十八电阻R28的另一端连接第一通用运算放大器F1的同相输入端，第二十五电阻R25的一端接+5V电源，第二十五电阻R25的另一端的第一路连接第二十七电阻R27的一端，第二十五电阻R25的另一端的第二路连接第二十六电阻R26的一端，第二十六电阻R26的另一端接地，第二十七电阻R27的另一端的第一路连接第一通用运算放大器F1的反相输入端，第二十七电阻R27的另一端的第二路连接第二十九电阻R29的一端，第二十九电阻R29的另一端的第一路连接第一通用运算放大器F1的输出端，第二十九电阻R29的另一端的第二路连接第三十电阻R30的一端，第二十九电阻R29的另一端的第三路连接第三十一电阻R31的一端，第三十电阻R30的另一端连接第十二电容C12的一端，第十二电容C12的另一端的第一路连接第二通用运算放大器F2的反相输入端，第十二电容C12的另一端的第二路连接第三十一电阻R31的另一端，第十二电容C12的另一端的第三路连接第三十二电阻R32的一端，第十二电容C12的另一端的第四路连接第十四电容C14的一端，第三十二电阻R32的另一端连接第十三电容C13的一端，第十三电容C13的另一端的第一路连接第十四电容C14的另一端，第十三电容C13的另一端的第二路连接第三十五电阻R35的一端，第十三电容C13的另一端的第三路连接第二通用运算放大器F2的输出端，第二通用运算放大器F2的同相输入端连接第三十三电阻R33的一端，第三十三电阻R33的另一端接地，第三十五电阻R35的另一端的第一路连接第三十六电阻R36的一端，第三十五电阻R35的另一端的第二路连接第三通用运算放大器F3的反相输入端，第三通用运算放大器F3的同相输入端连接第三十四电阻R34的一端，第三十四电阻R34的另一端接地，第三十六电阻R36的另一端的第一路连接第三通用运算放大器F3的输出端，第三十六电阻R36的另一端的第二路连接第三十七电阻R37的一端，第三十七电阻R37的另一端的第一路连接第四十电阻R40的一端，第三十七电阻R37的另一端的第二路连接第五通用运算放大器F5的反相输入端，第四十电阻R40的另一端的第一路连接第五通用运算放大器F5的输出端，第四十电阻R40的另一端的第二路连接第四十一电阻R41的一端，第五通用运算放大器F5的同相输入端的第一路连接第三十九电阻R39的一端，第五通用运算放大器F5的同相输入端的第二路连接第三十八电阻R38的一端，第三十九电阻R39的另一端接地，第三十八电阻R38的另一端的第一路连接第四通用运算放大器F4的输出端，第三十八电阻R38的另一端的第二路连接第四通用运算放大器F4的反相输入端，第四通用运算放大器F4的同相输入端的第一路连接第四十一电阻R41的另一端，第四通用运算放大器F4的同相输入端的第二路连接第四十二电阻R42的一端，第四十二电阻R42的另一端连接第一大功率三极管G1的基极，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第一路连接第十六电容C16的一端，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第二路连接第四十四电阻R44的一端，第一PNP大功率三极管G1的发射极的第三路连接第一低噪声稳压电源H1的输出端，第十六电容C16的另一端接地，第四十四电阻R44的另一端的第一路连接第一低噪声稳压电源H1的调整端，第四十四电阻R44的另一端的第二路连接第四十三电阻R43的一端，第四十三电阻R43的另一端接地，第一低噪声稳压电源H1的输入端的第一路连接+5V电源，第一低噪声稳压电源H1的输入端的第二路连接第十五电容C15的一端，第十五电容C15的另一端接地，第一PNP大功率三极管G1的集电极作为制冷电流输出点。

采用的通用运算放大器对噪声和带宽等指标没有特殊要求，从减小体积的角度考虑，可以使用芯片集成度较高的宇航级运算放大器，第一低噪声稳压电源H1采用宇航级电源芯片RHFL4913SCA1，第一PNP大功率三极管G1采用宇航级三极管2N5153。本发明已经用在X射线脉冲星导航敏感器产品中，产生了良好的性能和经济效益。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。