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

摘要

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 mY/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.