Projekt układu elektroniki odczytu front-end do pomiaru czasu i energii dla półprzewodnikowych detektorów paskowych

• Autorzy: Kłeczek R.

Warianty tytułu

EN

The design of readout front-end electronics for time and energy measurement for semiconductor strip detectors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule został przedstawiony opis elektroniki front-end do pomiaru czasu interakcji i energii fotonu dedykowanej do odczytu dwustronnych detektorów paskowych, zaimplementowanej w technologii submikronowej UMC 180 nm CMOS. Jednoczesny i dokładny pomiar czasu interakcji oraz energii zdeponowanej w detektorze wymaga zastosowania w torze odczytowym dwóch różnych, równoległych ścieżek przetwarzania sygnału: „szybkiej” i „wolnej”. Parametry zaprojektowanego układu: niskim poziom rozpraszanej mocy P=3,2 mW, niski poziom szumów własnych ENC=586 e- rms (dla „wolnej” ścieżki i Cdet=30 pF), a powierzchnia krzemu zajmowana przez pojedynczy kanał wynosi 50 μm × 1100 μm.

EN

This work presents the design of the readout front-end electronics for time and energy measurements dedicated for double-sided strip detectors implemented in submicron technology UMC 180 nm CMOS. The simultaneous and accurate measurements of time and energy deposited in the detector by a photon requires the use of two different parallel processing paths in the single channel: fast and slow. The designed front-end electronics is characterized by low power dissipation level P=3.2 mW, low noise performance ENC=586 e- rms (for “slow” path and at Cdet=30 pF). The single channel occupies silicon chip area of 50 μm × 1100 μm.

Słowa kluczowe

PL

detekcja promieniowania X; elektronika niskoszumna; układ CMOS elektroniki odczytu front-end; pomiar czasu i energii

EN

X-ray detection application; low noise electronics; CMOS readout front-end electronics; time and energy measurements

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Strony: 18--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kłeczek R.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Katedra Metrologii i Elektroniki

Bibliografia

• [1] Brogna A. S., et. al.: N-XYTER, a CMOS read-out ASIC for high resolution time and amplitude measurements on high rate multi-channel counting mode neutron detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, vol. 568, 2006, s. 301-308.
• [2] Gryboś P.: Front-end Electronics for Multichannel Semiconductor Detector Systems. Editorial Series on ACCELERATOR SCIENCE, Warsaw University of Technology, 2010.
• [3] Kasinski K., et. al.: Dual stage charge-sensitive amplifier with constant-current feedback for Time-over-Threshold processing dedicated for silicon strip detectors. Procedings of the 20th International Conference on Mixed Design of Integrated Circuit and Systems (MIXDES), 2013, s. 239-242.
• [4] Kleczek R., Grybos P.: FSDR16-Fast and Low Noise Multichannel ASIC with 5th Order Complex Shaping Amplifier. IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. 60, no. 3, 2013, s. 2188-2195.
• [5] Razavi B., Design of analog integrated circuits. McGraw-Hill Companies, 2001.
• [6] Spieler H.: Semiconductor detector systems. Oxford University Press, 2005.