双环型游标时间—数字变换专用集成电路的设计

低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector, LGAD)是一种硅基半导体探测器，其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高，需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)完成其高时间精度的读出，该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion, TDC)功能。针对LGAD的高精度时间测量需求，本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证。该TDC采用游标型的时间量化原理，结合双环型结构与延时差锁定，实现粗细结合的时间测量方式，兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间。测试结果表明，该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度。