基于3D Si PIN阵列热中子探测器的变增益宽动态前端读出电子学设计

基于Si CMOS技术的前端读出ASIC主要是根据3D Si PIN阵列热中子探测器的输出信号特性设计的。所设计的读出ASIC的主要电路模块包括电荷灵敏放大器（CSA）、模拟开关设计、具有三级电荷灵敏自动转换的自动增益控制模块（AGC）、相关双采样（CDS）和基准电流源电路。仿真结果表明,前端电路的输入动态范围为10 fC~80 pC。根据热中子探测器输出信号特性设计的ASIC的3个增益系数分别为19 V/pC、039 V/pC和94 mV/pC。所设计的ASIC的积分非线性小于 1%。单通道静态功耗约为 536 mW。零输入探测器电容时的等效噪声电荷为2416e-。计数率可达1 MHz 。     

远距离大动态范围电荷测量电路的设计

介绍了大型高海拔空气簇射观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO)空气簇射芯探测器阵列(Shower core detector array,SCDA)读出电子学方案的预研设计。系统采用基于电荷积分法的电荷测量方案,读出电子学通过同轴电缆接收光电倍增管输出的电流信号;采用在输入端与电荷积分放大器的虚地点之间接入等效50?电阻的终端阻抗匹配方案,并通过Pspice仿真验证该阻抗匹配的可行性。电路测试结果表明,该电路能满足远距离10 bit大动态范围电荷测量的设计指标要求。     

QDC/NIM/GPIB电荷数字转换器

本文介绍了一种QDC/NIM/GPIB电荷数字转换器。在电流积分的威尔金逊ADC前端电路采用了MQT 200F电荷-时间转换的集成电路单片。给出了在线计算机的测试结果:输入满量程:256pC;积分非线性<0.2％;数字分辨:10位;长时间稳定性 <1道/8h。文中也介绍了GPIB接口电路的功能及特点。     

半导体阵列微剂量探测器前端读出电路设计

根据三维Si SOI PIN像素微剂量探测器特性参数,设计了一种基于GF chrt018IC CMOS工艺的前端读出电路。该读出电路主要包括PMOS输入的电荷灵敏前前置放大器,有源整形滤波电路,电压比较器及基准电流源等,可实现对微剂量信号的放大、滤波降噪、甄别输出等功能。仿真测试表明:能量探测范围为5~500 fC,单通道功耗约为2 mW,总噪声性能为0.05 f C+1.6×10~(-3)fC/pF。     

长时间电流积分数字仪的设计

本文介绍的长时间电流积分数字仪,是用电流-频率(I-F)转换电路将微弱电流转换成脉冲信号,结合后级脉冲计数器及处理控制电路,实现对10pA-10μA量级输入电流的长时间测量。该仪器可用于电离室、法拉第筒等输出电流或电荷的测量,测量时间范围1s-192h。该电路的设计实现,为长时间测量电流或电荷,并进行束流监测提供了一种可行、通用、高性价比的好方法。     

基于电流模式的硅像素探测器前端读出ASIC设计

针对应用于同步辐射的硅像素探测器,设计了一种基于电流模式的像素型前端读出单元电路,像素单元电路主要包括电荷灵敏前置放大器、跨导放大器、电流甄别器、阈值调节电路和计数器等,实现了信号放大、电压转为电流、信号甄别以及计数等功能。芯片基于SMIC 0.13μm/1.2V CMOS工艺设计,像素单元面积为100μm×100μm,仿真结果表明:像素单元静态功耗为50μW,等效噪声电荷低于100e-,不一致性小于100e-,能量甄别范围为8 ke V~20 ke V,达到了预期设计目标。与电压模式的像素单元电路相比,具有结构简单、功耗低、芯片面积小以及抗干扰能力强的特点。     

EAS热中子探测器阵列FADC电路设计

为解决广延大气簇射热中子探测器阵列中16台探测器的32路输出信号的信号获取与数据处理问题,设计了一种适用于宽动态范围的信号获取电路,包括前端模拟电路和高速高精度模数转换电路。测试结果表明:整个电路的动态范围为5~2 000 m V,电路噪声的方均根值小于0.8 m Vrms,5 m V输入信号分辨率小于12%,5 m V输入信号非线性程度小于20%。整体测试结果达到设计要求。     

电荷积分放大电路对测量电离室时间响应速度的影响

测量放大器的时间响应速度直接影响电离室时间响应速度的测量研究。本文介绍了选用电荷积分放大器设计测量电路的原因,分析了用稳定辐射源照射电离室单元产生阶跃电流信号的机理,提出了通过测量电流信号变化的过程来研究放大器时间响应速度的方法。通过实验研究了放大器的时间响应速度与探测器单元极间电容、放大器输入端保护电阻以及反馈积分电容大小的关系,得出放大器的时间响应速度与电离室极间电容和保护电阻的时间常数有关,而与反馈积分电容大小无关。这为电离室和测量电路的设计提供了理论指导。     

用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计

介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学（FEE）的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路（ASIC）芯片和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统（DAQ）。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。     

多通道低噪声前置放大器设计

为满足硅微条探测器研制的需求,本文研制了一款多通道低噪声电荷灵敏前放ASIC芯片。设计完成电荷灵敏前置放大电路和极零相消电路;并分析电路的积分非线性、噪声斜率、可靠性等指标参数。该电荷灵敏前放输入动态范围20~830 f C时,等效输入噪声为685.73+32.37 e-rms/p F。