一种新型具有稀疏化功能半导体辐射探测器读出电路.pdfVIP

　第 28 卷 　第 3 期 核电子学与探测技术 Vol . 28 　No . 3 　 　 2008 年 　5 月 N uclear Elect ronics Det ection Technolo gy May . 　2008 　　 一种新型的具有稀疏化功能的 半导体辐射探测器读出电路 张雅聪 ,陈中建 ,鲁文高 ,赵宝瑛 ,吉利久 (北京大学微电子学研究院 ,北京 　10087 1) 　　摘要 :提出了一种适用于半导体辐射探测器的全集成 CMO S 读出电路 ,该电路结合自触发方式 ,采 用新型的稀疏化方法 。当一个通道 占用公共输出级时 ,其它通道的触发信号被延迟后再读出 ,从而减小 了时间死区 ,降低误码率 。除了这种稀疏化读出模式 , 电路还允许顺序读出 ,只要有一个通道触发 ,就依 次读出所有通道的模拟电压和数字地址 。该读出电路包括电荷灵敏放大器 、脉冲成形器 、峰值保持电路 μ 和数字控制部分 ,基于 0 . 5 m D P TM CMO S 工艺设计 。一个四通道的试验芯片已交付加工 。后仿真结 果表明 ,正向工作时 ,该电路增益为 79 . 3mV/ f C ,功耗为每通道 4mW ,线性度为 99 . 92 % 。理论分析计 算得出 16 通道 ,每通道粒子速率 100k/ s 条件下 ,本文提出的稀疏化读出方法误码率约为 2 . 5 % , 比常用 的扫描方式降低了 37 %左右 。 关键词 :辐射探测器 ,稀疏化 , 自触发 ,读出电路 中图分类号 : 　TN4 　　文献标识码 : 　A 　　文章编号 : (2008) 03057 105 　　半导体辐射探测器以其响应速度快 、精度 读出所有通道 , 既增加了后续电路如 ADC 要 高以及可与电子电路集成的优点在基本粒子物 处理的数据量 ,也使读出电路在相当长的时间 理 、核物理 、空间科学和医学等领域得到了广泛 内不能够响应新到来的信号 , 即时间死区会很 应用[ 12 ] 。其发展趋势是阵列规模越来越大 ,这 ( 大 。为了解决这个 问题 , 自触发 self t rigge 就对读出系统提出了更高的要求 。分立元件构 ) ( ) rin g 和稀疏化 sp ar se readout 技术得到了广 成的系统在体积 、面积 、功耗等方面都不能满足 泛应用[ 610 ] 。自触发就是由电路 自身给出触发 要求 ,设计全集成的多通道读出电路成为了必 信号 ,通知外部电路有信号需要读出。稀疏化 然[34 ] 。 的思想是 : 只读出有信号通道的模拟量和相应 对于多通道的系统 ,并行读出需要的端 口 的地址 ,它与自触发结合使用 ,在读出电路级就 太多 ,一般通过选通信号串行或分组串行读出 , 去除了无效信号 ,大大提高了数据处理能力 ,也 这就需要设计读出的方式[ 510 ] 。顺序读出时序 减轻了后续电路的负担 。文献[ 7 ] 中引入了优 最简单 ,但对于辐射探测器来说 ,各通道信号到 ( ) 先级有哪些信誉好的足球投注网站逻辑 p riorit y search lo gic ,将所有触 来的时间是随机的 ,可能在短时间内,只有某一 发通道中优先级