第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会（NED&CAGD2024）

CPRE_1CH是为辐射探测器信号读出设计的一款通用读出芯片，是CPRE系列能谱读出芯片的单通道版本。芯片包含电荷灵敏放大器，滤波成形电路（主放），峰值保持电路，适合于Si-PIN，CZT，Si-PM等输出空穴或电子的辐射探测器。在新一代的CPRE10_1CH_PRO芯片中，标准14mW功耗下噪声性能为80e+13e/pF。前放、成形或峰保可以单独或联合使用，输出采用了驱动能力强的AB类推挽式输出结构，可驱动片外较大电容，并达到3.5V以上的动态范围。可配置极零相消和基线恢复功能提高计数率。调整偏置电流可进一步压低噪声，或降低功耗供便携式仪器使用。
本报告基于此芯片研究能谱型读出芯片及相关系统的设计要点。

半导体探测器广泛应用于暗物质探测和X射线光谱分析等应用中。基于CMOS的前端电子学工作稳定、集成度高，因此成为各个实验组的重要研究方向。本文主要介绍本课题组的用于半导体探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片的研制，主要包括工作在液氮温度的用于高纯锗探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片和用于硅漂移探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片。
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随着高能物理实验亮度逐步提升，数据量显著增长，如为环形正负电子对撞机（CEPC）顶点探测器研发的TaiChuPix芯片，采用180 nm工艺实现，像素尺寸25×25μm2、阵列规模512×1024，原始数据速率高达3.84 Gbps。基于其中一个小规模原型，测试的最高串行数据速率为3.36Gbps，峰间抖动及电流消耗均偏大，且存在数据宽度不匹配的问题。为优化和解决上述问题，同时考虑资金和时间成本，我们基于同尺寸另一工艺，开展了4...

天体物理领域，尤其是以低能X射线偏振探测器为代表的探测器，是当今物理学研究的重要课题。硅像素芯片作为位置灵敏型探测器的关键组成部分备受关注。随着空间天文科学的深入，对像素探测器的能量和时间信息的需求不断提高，数据量也随之增加。为了快速、准确地获取能量信息，ADC的精度和速度提出了极高的要求，同时也要求具备低功耗和高线性度。
本文针对像素探测器芯片的低功耗需求，设计了一款12位40MS/s采样保持的Pipelined SAR-ADC。主要工作基于180nm CMOS工艺进行研究与设计，系统架构方面采用了开环动态放大器替代传统的闭环运算放大器，以降低功耗。为满足高增益需求，设计了一种latch型动态放大器，并结合辅助运放，实现了高增益高线性度的动态放大器。针对动态放大器增益不稳定问题，提出了PVT校准方案。
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CPRE (Charge Pulse Readout Electronics)...

在粒子探测器中，量能器主要用于探测粒子的能量信息和时间信息，为了保证能量信息能够快速、准确地被读出，系统对ADC的精度、速度提出了很高要求，同时该ADC还应具有低功耗和高线性度。
本文根据Pipeline SAR ADC的结构，设计了一款14bit 100M的两级流水线ADC。基于matlab对整体功耗及噪声模型的分析，选择9+5的精度分配，并分别采用了级内冗余和级间冗余来提高容错率；开关策略采用基于VCM的开关策略，此策略相较于其他策略功耗更低；另外设计了基于输出端去失调自校准的动态比较器，并带有复位来满足高速的要求；在电源电压为1.2V，输入信号频率为3M时，ADC的SFDR为87.4dB，SNDR为73.9dB，ENOB约为12bit，功耗约为24mW。