用于碲锌镉探测器前端读出电路的SAR ADC设计

针对碲锌镉探测器前端读出电路要求低功耗、低噪声、高精度的特点,设计了一种12-bit、1Ms/s的逐次逼近式模数转换器(SAR ADC).该模数转换器由数模转换器(DAC)和比较器等组成.其中DAC采用电荷按比例缩放结构,利用电荷守恒原理,提高了缩放电容的匹配精度.比较器采用多级预放大器级联的动态锁存器结构,采用输出失调校准技术提高了比较器的精度.整个电路采用TSMC 0.18μm 1P6M CMOS混合工艺进行设计和实现.仿真结果表明,在1MHz的采样率、输入为97KHz正弦信号下,SAR ADC的DNL为-0.1/0.37LSB,INL为-0.44/0.32LSB,SNR为65.33dB,ENOB为10.55bit,功耗为1.17mW,满足了系统的设计要求.     

基于ToT的PET成像前端读出ASIC设计与实现

ToT(Time-over-Threshold)读出策略是在PET成像中利用信号的时间宽度同时获取能量和时间信息的方法。基于ToT的前端读出电路具有简单、高效、功耗低、面积小的优点。采用0.35 μm CMOS工艺,设计并实现了基于ToT的低噪声16通道PET成像前端读出ASIC芯片。为了实现低噪声,在电荷灵敏放大器中采用了输入管尺寸匹配技术,在成形器中采用了低噪声放大器。为了提高响应速度,在电压甄别器中采用了预放大和箝位推挽输出结构。芯片的测试结果表明,能量输入范围为3.5~56 fC,等效噪声电荷为211.4 e-+16.0 e-/pF,能量与输入电荷之间的非线性误差小于2%,单通道功耗为1.82 mW。与现有电路相比,该芯片的噪声降低了56.4%,在PET成像系统中具有广阔的应用前景。     

用于生物医学成像的多通道流水线数字化电路设计

针对生物医学成像中前端读出电路多通道以及要求高速数字化的特点,设计了一个16通道的流水线数字化电路.整个电路由模拟多路选择器、单端转差分电路、8-bit 25Ms/s 1.5bit/stage流水线ADC以及数据输出模块组成.模数转换和数据输出在两相邻时间窗口内采用流水线方式进行.电路采用TSMC 0.18μm mixed signalCMOS工艺实现.电路仿真结果表明,流水线ADC的DNL为-0.62/0.67LSB,INL为-0.39/0.72LSB,SNR为45.99dB,ENOB为6.03bit,该电路能够在两个相邻时间窗口内完成16通道的信号数字化并输出,满足系统设计要求.     

基于硅光电倍增管的PET前端读出ASIC设计

针对SPM探测器的特点,采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了基于SPM的PET前端读出ASIC芯片,包括RGC前置放大器、积分器、整形器、采样保持电路等能量测量电路,以及鉴别器、单稳态电路等时间测量电路.Hspice仿真结果表明,该电路能够完成对SPM探测器输出信号的读出和处理功能,满足PET系统设计要求.     

CZT探测器低噪声读出电路设计

采用TSMC 0.35 μm CMOS工艺,设计了CZT探测器低噪声读出电路链和一款多通道能量读出ASIC,该电路将应用于8×8 CZT像素探测器的能量读出.给出了系统框图及低噪声能量读出电路链,分析了低噪声技术策略.实验结果表明,能量分辨范围为20 keV～4 MeV,等效噪声电荷(ENC)小于150个电子,电荷转电压增益为9.2 V/pC,非线性度小于3％,多通道串扰小于10个电子,满足设计需求.