硅漂移探測器（Silicon Drift Detector,SDD）作為一種新型半導(dǎo)體輻射探測器,具有低電容、低噪聲、響應(yīng)時間快、能量分辨率高等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于航空航天、高能物理實驗、醫(yī)療儀器、礦物勘探等領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。前端讀出電子電路將硅漂移探測器輸出的微弱信號放大后進行濾波整形,輸出對稱的高斯電壓波形,前端讀出電子電路的性能將直接影響整個硅漂移探測器輻射檢測系統(tǒng)的能量分辨率,這要求其具有低噪聲、高電荷-電壓增益、高線性度、小面積等特點,其中噪聲是整個讀出電路中最關(guān)鍵的指標。本論文研究與設(shè)計了用于硅漂移探測器信號的前端信號低噪聲讀出專用集成電路,具體研究工作如下:1.針對硅漂移探測器及其微弱的輸出信號,設(shè)計了兩級電荷放大電路,在前級實現(xiàn)了32×24倍的精確電荷放大,有效的抑制了后級放大電路的噪聲并實現(xiàn)高電荷-電壓增益;設(shè)計了單端輸入雙端輸出半邊折疊式共源共柵放大器,將電荷放大電路中的積分電容與源跟隨器輸出端隔離,有效的減小了電荷放大電路的增益非線性。2.為了克服硅漂移探測器漏電流受溫度變化以及反向偏壓的波動影響,設(shè)計了基線穩(wěn)定電路,以及對應(yīng)的p A級電流偏置電路,保證了當(dāng)... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

輸出peaking電壓歸一化后的CR-(RC)n濾波器輸出響應(yīng)圖[50]

第3章SDD探測器信號讀出電路設(shè)計374.反饋MOS管M1的優(yōu)化：M1管的跨導(dǎo)應(yīng)該盡可能的小，該管應(yīng)該設(shè)計為又長又窄的倒比管。5.電荷放大倍數(shù)N：第一級的電荷放大電路對后級所有電路的噪聲都有良好的抑制作用，盡可能取大的第一級放大倍數(shù)，本文N1=32。6.探測器：探測器的漏電流Ileak和體電容越大，ENC也越大，當(dāng)然這部分指標不是電路設(shè)計決定的。圖3-13ENC噪聲與達峰時間τp的關(guān)系[55]濾波成形電路探測器輸出的電荷信號由兩級電荷放大電路精確放大后，由濾波成形電路轉(zhuǎn)化為電壓信號。在時域上，濾波成形電路可以將信號波形整形為對稱且具有固定達峰時間的準高斯波形，所以也稱其為整形器(shaper)；濾波成形電路的本質(zhì)是濾波器，即在頻域上，濾除前級電路的高頻噪聲，并放大基帶信號，提高信噪比。本論文設(shè)計的濾波成形電路如圖3-14所示，C4和M4為濾波成形電路和電荷放大電路共有部分，在上節(jié)我們分析了電荷放大電路的電荷放大機理，且仿真出了點4的電壓波形為向下的階躍函數(shù)波形(近似)，通過C4以電流iin的形式耦合進入濾波器，電流iin攜帶的電荷信號為N1·N2·Qd。

第4章帶隙基準與偏置電路設(shè)計57位M1~M5全部關(guān)閉，可以作DC分析，這個狀態(tài)是可以存在的；第三個狀態(tài)，指電路只啟動到一半，帶隙基準采用的Q1和Q2中PN結(jié)被內(nèi)部寄生的低導(dǎo)通壓降PN結(jié)所取帶，導(dǎo)致電路整體電流偏小，輸出基準電壓偏低。關(guān)于半啟動狀態(tài)兼并點的分析見文獻[57]。圖4-4帶隙基準在三個典型工藝角以及0.2V供電電源偏差情況下基準電流DC溫度掃描仿真圖圖4-5帶隙基準上電啟動蒙特卡洛瞬態(tài)仿真圖圖4-1中，MS1、MS2、MS3以及RS構(gòu)成了啟動電路，RS為限流電阻，其阻值大小決定啟動電路的靜態(tài)電流功耗，MS1的寬長比是MS2大約10倍，MS3的寬長比是

【參考文獻】：
期刊論文
[1]像素碲鋅鎘探測器低噪聲讀出芯片設(shè)計與測試[J]. 羅杰,鄧智,劉以農(nóng),王光祺,李紅日.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(07)

碩士論文
[1]深空探測中的X射線脈沖星導(dǎo)航方法研究[D]. 王奕迪.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3400364