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基于先进工艺的车载芯片可靠性优化设计
1
作者 梁宏玉 杨潇雨 +1 位作者 冯治华 王妍 《汽车技术》 北大核心 2026年第2期7-12,共6页
基于SMIC 12 nm鳍式场效应晶体管(FinFet)工艺,对模拟/数字(A/D)转换器前端跟踪/保持电路的谐波失真、带宽等性能指标进行了分析。通过合理选取采样开关的类型、尺寸,降低跟踪/保持开关随温度变化引入的谐波失真,提出一种新型的开关输... 基于SMIC 12 nm鳍式场效应晶体管(FinFet)工艺,对模拟/数字(A/D)转换器前端跟踪/保持电路的谐波失真、带宽等性能指标进行了分析。通过合理选取采样开关的类型、尺寸,降低跟踪/保持开关随温度变化引入的谐波失真,提出一种新型的开关输出缓冲器,提升跟踪/保持电路的线性度和A/D转换器的驱动力。试验结果表明,将N型金属氧化物半导体(NMOS)、P型金属氧化物半导体(PMOS)场效晶体管的电容和寄生电容作为采样电容,整体前端电路带宽提升至34 GHz;通过Cadence Virtuoso的仿真验证,当采样频率f_(s)=10 GHz、输入信号频率f_(in)=9.8 GHz时,无杂散动态范围(SFDR)和总谐波失真(THD)分别达到67 dB、-59.5 dB。所提出的设计方案可用于自动驾驶的内置自检安全系统,降低自动驾驶系统故障率,提升嵌入式车载芯片安全机制的可靠性。 展开更多
关键词 车载芯片 跟踪保持电路 可靠性优化设计 AD转换器
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面向4~60V宽电源范围应用的低功耗自启动使能电路
2
作者 冯景彬 肖知明 赵越 《半导体技术》 北大核心 2026年第2期176-181,共6页
设计了一款面向4~60 V宽电源范围的低功耗自启动使能电路,该电路集成了低功耗偏置模块、输入电压钳位电路及高速比较器。通过耗尽型MOSFET堆叠结构产生与电源电压无关的偏置电流;利用电阻与齐纳二极管组成的电压钳位电路减小输入电流;... 设计了一款面向4~60 V宽电源范围的低功耗自启动使能电路,该电路集成了低功耗偏置模块、输入电压钳位电路及高速比较器。通过耗尽型MOSFET堆叠结构产生与电源电压无关的偏置电流;利用电阻与齐纳二极管组成的电压钳位电路减小输入电流;比较器通过默认电流比较输出固定电平,以实现自启动,通过动态调节电流形成迟滞,并结合内部节点限压提高响应速度。该电路采用TSMC 180 nm高压CMOS工艺制备,核心面积为0.064 mm2。测试结果表明:输入悬空时输出为低电平;当EN与ENCOM端口电压差低于2 V时输出高电平,电压差高于2.4 V时输出低电平。电路静态电流小于2.5μA,开关延迟低于50μs,适用于高压运算放大器、电源管理系统等需要高压工作与快速控制的应用场景。 展开更多
关键词 使能电路 低功耗 电压钳位 迟滞 高压放大器
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一种前后台结合的Pipelined ADC校准技术
3
作者 薛颜 徐文荣 +2 位作者 于宗光 李琨 李加燊 《半导体技术》 CAS 北大核心 2025年第1期46-54,共9页
针对Pipelined模数转换器(ADC)中采样电容失配和运放增益误差带来的非线性问题,提出了一种前后台结合的Pipelined ADC校准技术。前台校准技术通过对ADC量化结果的余量分析,补偿相应流水级的量化结果,后台校准技术基于伪随机(PN)注入的方... 针对Pipelined模数转换器(ADC)中采样电容失配和运放增益误差带来的非线性问题,提出了一种前后台结合的Pipelined ADC校准技术。前台校准技术通过对ADC量化结果的余量分析,补偿相应流水级的量化结果,后台校准技术基于伪随机(PN)注入的方式,利用PN的统计特性校准增益误差。本校准技术在系统级建模和RTL级电路设计的基础上,实现了现场可编程门阵列(FPGA)验证并成功流片。测试结果显示,在1 GS/s采样速率下,校准精度为14 bit的Pipelined ADC的有效位数从9.30 bit提高到9.99 bit,信噪比提高约4 dB,无杂散动态范围提高9.5 dB,积分非线性(INL)降低约10 LSB。 展开更多
关键词 Pipelined模数转换器(ADC) 电容失配 增益误差 前台校准 后台校准
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一种被动传输剩余电压的高速SAR ADC
4
作者 李新 王扬 杨森林 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第3期278-284,共7页
针对传统二步式逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的余量放大器引起的带宽和失配问题,提出了一种8bit_450MSPs的高速SAR ADC,利用基于被动传输剩余电压的二步式SAR ADC架构。第一级模数转换器(ADC)在信号的粗转换过程中直接无衰减地向第二... 针对传统二步式逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的余量放大器引起的带宽和失配问题,提出了一种8bit_450MSPs的高速SAR ADC,利用基于被动传输剩余电压的二步式SAR ADC架构。第一级模数转换器(ADC)在信号的粗转换过程中直接无衰减地向第二级ADC传输余量信号,避免了余量放大器的使用。节省了传统二步式结构放大剩余量信号造成的时间和功耗的浪费,解决了余量放大器失配造成的带宽失配等问题。利用两个第二级子ADC乒乓工作保证了信号转换过程的连续性。子ADC使用电容分裂式电容整列数模转换器(CDAC)和多比较器结构,进一步提高了转换速率。基于40nm BCD工艺,在1.1V电源电压下实现了450MSPs的采样率、51.8dB的信噪比(SNR)、46.5dB的信噪失真比(SNDR)、59.8dB的无杂散动态范围(SFDR),芯片整体功耗为2.44mW。 展开更多
关键词 逐次逼近型模数转换器 二步式ADC 剩余电压 电容分裂CDAC 动态比较器
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一种超高速的8位2.6 GS/s SAR ADC设计
5
作者 任建 许智超 +1 位作者 何炳辉 张昕怡 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第5期567-572,共6页
串行器/解串器(SerDes)及现代数据传输对速度的要求逐渐提高。设计了一种应用于高速数据采集的低压模拟前端模/数转换器(ADC)。伪循环展开架构采用多比较器设计,消除了转换周期中的复位动作,无源传输技术通过精确控制两级ADC的电容阵列... 串行器/解串器(SerDes)及现代数据传输对速度的要求逐渐提高。设计了一种应用于高速数据采集的低压模拟前端模/数转换器(ADC)。伪循环展开架构采用多比较器设计,消除了转换周期中的复位动作,无源传输技术通过精确控制两级ADC的电容阵列权重,实现了余量电压的高效传输,从而提升了采样速率。电路基于CMOS 28 nm工艺实现。后仿结果表明,在电源电压0.9 V,吞吐率2.6 GS/s,输入信号幅度0.9 V,输入信号频率7.6172 MHz频率下,该ADC有效位数为7.06 bits,无杂散动态范围为62.70 dB,信噪失真比为44.28 dB。 展开更多
关键词 高速ADC 无源传输技术 伪循环展开 低功耗
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高速高精度模数转换器研究进展
6
作者 马强 程兆亮 梁贵 《微电子学》 北大核心 2025年第5期821-829,共9页
高速高精度模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)作为现代通信、雷达、医疗成像等领域的核心器件,其性能直接影响系统的整体表现。近年来,随着半导体工艺进步与架构创新,高速高精度ADC在采样率、分辨率、功耗及集成度等方面取... 高速高精度模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)作为现代通信、雷达、医疗成像等领域的核心器件,其性能直接影响系统的整体表现。近年来,随着半导体工艺进步与架构创新,高速高精度ADC在采样率、分辨率、功耗及集成度等方面取得显著突破。本文综述了国内外近年高速高精度模数转换器的最新研究进展,分析了其发展趋势,并总结了当前模数转换器技术面临的挑战与机遇。 展开更多
关键词 模数转换器 高速 高精度 校准
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一种8位125 MSPS的低功耗流水线模数转换器
7
作者 陈兴国 张翼 +1 位作者 张明 刘海涛 《固体电子学研究与进展》 2025年第4期52-56,共5页
基于0.18μm CMOS工艺设计了一种8位125MSPS的流水线模数转换器(Analog-to-digital converter,ADC)。该电路采用采样保持电路作为ADC前端采样网络,使用改良后的栅压自举开关来提高输入采样线性度。ADC测试结果表明:在3 V电压下,采样率为... 基于0.18μm CMOS工艺设计了一种8位125MSPS的流水线模数转换器(Analog-to-digital converter,ADC)。该电路采用采样保持电路作为ADC前端采样网络,使用改良后的栅压自举开关来提高输入采样线性度。ADC测试结果表明:在3 V电压下,采样率为125 MSPS,输入信号频率为41 MHz时,信噪比为48.71 dB,信噪失真比为48.51 dB,无杂散动态范围为63.09 dBc,功耗为80 mW。 展开更多
关键词 流水线模数转换器 采样保持前端 栅压自举开关
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高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器设计 被引量：1
8
作者 叶茂 白春阳 +1 位作者 郑肖肖 赵毅强 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期140-150,共11页
为满足数字X射线系统中光电二极管阵列读出电路对平均性能优越的模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)的要求,设计一款高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器.采用带有预放大级的增益增强型放大器结构,实现了高能效运放设计.使... 为满足数字X射线系统中光电二极管阵列读出电路对平均性能优越的模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)的要求,设计一款高精度流水线逐次逼近混合型模数转换器.采用带有预放大级的增益增强型放大器结构,实现了高能效运放设计.使用最低有效位(least significant bit,LSB)平均抗噪声方法,简化第二级比较器结构,有效降低了系统功耗.运用基于延迟锁相环(delay-locked loop,DLL)反馈环路实现比较器时钟自调节,提高了异步时序鲁棒性.基于0.18µm EPI BCD工艺完成对ADC电路设计、版图绘制和后仿真验证.在5.0 V供电电压、5 MS/s采样率的条件下,有效位数ENOB为15.61 bit,信噪失真比SNDR为95.73 dB,非杂散动态范围SFDR为110.72 dB. 展开更多
关键词 集成电路 模数转换器 LSB平均抗噪声 DLL时钟自调节环路 高能效运放
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一种低功耗高精度过采样SAR ADC电路
9
作者 徐宁 姜福玲 +6 位作者 赵俊杰 钟国强 刘照 姜茜 熊波涛 申人升 常玉春 《微电子学》 北大核心 2025年第1期109-113,共5页
介绍了一种采用65 nm CMOS工艺制作的低功耗高精度过采样SAR ADC电路,分析了DAC失配和比较器噪声对ADC性能的影响。该ADC电路采用二阶CIFF无源积分以及失配误差整形技术,使得带内的噪声、谐波显著减小,缓解了CDAC电容阵列失配对ADC性能... 介绍了一种采用65 nm CMOS工艺制作的低功耗高精度过采样SAR ADC电路,分析了DAC失配和比较器噪声对ADC性能的影响。该ADC电路采用二阶CIFF无源积分以及失配误差整形技术,使得带内的噪声、谐波显著减小,缓解了CDAC电容阵列失配对ADC性能的影响。同时,提出了模拟3级预测方案,有效解决了失配误差整形所带来的动态范围损失问题。仿真结果表明,该SAR ADC电路在10 MS/s的采样率下,过采样率为12,实现了87.4dB的SNDR,功耗仅为95μW,从而达到了183.8dB的FoM值。 展开更多
关键词 过采样 失配误差整形 低功耗 噪声整形
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一种超高速A/D转换器单粒子效应试验系统设计
10
作者 温显超 魏亚峰 +5 位作者 李婷 俞宙 付东兵 刘杰 郭刚 孙毅 《微电子学》 北大核心 2025年第1期27-33,共7页
超高速模/数转换器(ADC)是相控阵雷达和数字多模接收机等信号处理单元的关键元器件,其随系统在宇宙空间中容易受宇宙射线辐照发生单粒子效应,导致器件性能退化,严重的将导致功能消失。对流水线型ADC单粒子效应机理进行分析研究,提出了... 超高速模/数转换器(ADC)是相控阵雷达和数字多模接收机等信号处理单元的关键元器件,其随系统在宇宙空间中容易受宇宙射线辐照发生单粒子效应,导致器件性能退化,严重的将导致功能消失。对流水线型ADC单粒子效应机理进行分析研究,提出了一种针对超高速模数转换器(≥3 GS/s)的单粒子锁定、翻转和瞬态地面模拟测试方法,利用CER检测原理和高速码值异常处理方法等实现超高速模/数转换器的单粒子效应在线测试系统。在中国原子能研究院串列静电加速器(HI-13)与兰州重离子加速器(HIRFL)上进行试验验证,成功监测到单粒子锁定、翻转以及单粒子瞬态等典型单粒子试效应。最后根据试验数据结合电路结构进行了电路单粒子效应分析,对高速模数转换器集成电路的评估与应用阶段的系统验证具有重要意义。 展开更多
关键词 单粒子效应 HI-13 HIRFL 单粒子锁定 单粒子翻转 单粒子瞬态
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应用于流水线ADC的无采样保持前端设计
11
作者 刘雅琴 陈兴国 +2 位作者 张明 刘海涛 张翼 《微电子学》 北大核心 2025年第2期235-239,共5页
基于0.35μm CMOS工艺设计了一款无采样保持前端电路。该电路移除了采样保持电路,节省了功耗和面积,并通过栅压自举开关的运用改善了输入采样线性度;调整MDAC和Flash比较器采样网络带宽、新增开关配合时序减小比较器失调的方法减小了流... 基于0.35μm CMOS工艺设计了一款无采样保持前端电路。该电路移除了采样保持电路,节省了功耗和面积,并通过栅压自举开关的运用改善了输入采样线性度;调整MDAC和Flash比较器采样网络带宽、新增开关配合时序减小比较器失调的方法减小了流水线子级的总误差,可以很好地应用于低功耗、高速的流水线ADC中。将设计的无采样保持前端应用于8位100 MS/s流水线型ADC中进行验证。ADC测试结果表明:3 V电压下,采样率为100 MS/s,输入信号频率为70.1 MHz时,信噪比(SNR)为46.65 dB,无杂散动态范围(SFDR)为52.16 dBc,功耗为90mW,证明本设计中的无采样保持前端性能良好。 展开更多
关键词 流水线模数转换器 无采样保持前端 孔径误差 开关电容比较器 低功耗
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一种用于Pipeline ADC的采样噪声消除技术
12
作者 邰锋 白普毅 +1 位作者 刘乙鸽 李强 《微电子学》 北大核心 2025年第5期758-762,共5页
提出了一种用于流水线模数转换器(Pipeline ADC)的采样噪声消除技术,打破高精度ADC采样热噪声对于采样电容的限制,节省芯片面积和功耗。传统的kT/C噪声消除技术是通过放大器将采样热噪声当作失调电压采集下来,在后续的系统工作中排除采... 提出了一种用于流水线模数转换器(Pipeline ADC)的采样噪声消除技术,打破高精度ADC采样热噪声对于采样电容的限制,节省芯片面积和功耗。传统的kT/C噪声消除技术是通过放大器将采样热噪声当作失调电压采集下来,在后续的系统工作中排除采样热噪声的影响。但在当前的技术中,输入信号会在噪声采集时间内耦合到放大器的输入端。在高频输入下会使得放大器饱和,降低系统线性度。提出的技术通过添加基于微分电路的补偿电路,可以减弱高频输入信号耦合导致放大器输出饱和的问题,从而提升系统的带宽和线性度。仿真结果表明,在输入频率约为5 MHz时,该结构的无杂散动态范围(SFDR)从83.1 dB提升到117.7 dB。并将总等效输入噪声,包括采样热噪声和残差放大器噪声,从113μV降低到39.8μV。 展开更多
关键词 模数转换器 采样热噪声 开关电容放大器 微分电路
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基于超声时差法螺栓应力测量仪的高速信号采集系统设计 被引量：1
13
作者 刘攀 郭亮 李正喆 《电子设计工程》 2025年第8期38-42,47,共6页
基于超声时差法的螺栓应力检测仪具有响应速度快和测量精度高等特点,使其在螺栓应力测量领域得到广泛应用。然而使用该方法检测大尺寸螺栓应力时,超声信号频率高、强度弱、回波时间长,对采集系统提出了更高的要求。该文设计了基于ARM和F... 基于超声时差法的螺栓应力检测仪具有响应速度快和测量精度高等特点,使其在螺栓应力测量领域得到广泛应用。然而使用该方法检测大尺寸螺栓应力时,超声信号频率高、强度弱、回波时间长,对采集系统提出了更高的要求。该文设计了基于ARM和FPGA的双核高速采集系统。FPGA的LVDS接口用于控制高速AD,达到80 MHz的采样频率,借助等效采样原理将采样频率提升到了400 MHz。经测试,系统能以400 MHz的采样频率高精度地还原被测超声信号,孔径时间小于2.5 ns。在该采样频率下能够达到9 MB的存储深度和2.5 ms的存储时间。 展开更多
关键词 超声时差法 螺栓应力测量 高速信号采集系统 FPGA
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数模变换量化误差固有特性再讨论
14
作者 陆祖良 杨雁 张钟华 《计测技术》 2025年第5期1-9,共9页
为了在数模转换中准确实现预设相角,一般采用增加转换分辨力的方法,这实质上是在幅值轴方向上进行精细分割以接近原始信号,存在成本高、速度慢、功耗大等不足。针对上述问题,进一步提出在时间轴方向上进行适当分割的方法。为此论述量化... 为了在数模转换中准确实现预设相角,一般采用增加转换分辨力的方法,这实质上是在幅值轴方向上进行精细分割以接近原始信号,存在成本高、速度慢、功耗大等不足。针对上述问题,进一步提出在时间轴方向上进行适当分割的方法。为此论述量化误差包括相角量化误差和幅值量化误差的定义,阐述所研究的量化过程应满足的4个一般性条件,分析量化误差随相角变化而变化的固有特性,并开展模拟实验和真实实验进行验证,结果表明:量化误差呈现周期性分布,误差周期是信号周期的1/N(N为一个信号周期内的采样个数);在误差周期内,量化误差的分布是对称的;相角量化误差的零点具有独立性,这些零点与转换分辨力、信号幅值无关。指出调节N值使这些零点与预设相角相联系具有重要应用价值,有望推动相角标准研制和阻抗电桥技术发展,并扩展高速、低功耗、低成本数模转换器的应用。 展开更多
关键词 量化误差 相角 幅值 数模转换 周期性 对称性 独立性 零点应用
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用于生理信号采集的SAR ADC技术研究进展
15
作者 李亚琳 刘凯 +2 位作者 李昊澎 杨鹏飞 李严 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第11期1245-1258,共14页
在医疗电子系统中,与人体相关的模拟信号需要被转换为数字信号,以此实现相应的医疗功能。因此,模数转换器(ADC)作为关键组成部分,其性能对系统有重要影响。针对不同的信号特性和具体的应用场景,医疗电子系统可以选择不同类型的ADC来进... 在医疗电子系统中,与人体相关的模拟信号需要被转换为数字信号,以此实现相应的医疗功能。因此,模数转换器(ADC)作为关键组成部分,其性能对系统有重要影响。针对不同的信号特性和具体的应用场景,医疗电子系统可以选择不同类型的ADC来进行模数转换,逐次逼近型ADC(SAR ADC)凭借低功耗、小面积、中等精度及良好的噪声控制能力,在生理信号采集领域得到了广泛应用。综述了不同类型ADC在生理信号采集中的应用及其优缺点,针对应用最为广泛的SAR ADC,系统分析了目前主流的低功耗及高精度设计技术。在此基础上,进一步展望了用于医疗领域SAR ADC的未来发展方向与面临的挑战,以期为SAR ADC的设计和性能优化提供有价值的参考。 展开更多
关键词 医疗电子系统 模数转换器 综述 逐次逼近型ADC 低功耗 高精度
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基于FPGA的模数转换器单粒子效应验证系统设计
16
作者 郭永强 陶杰 +5 位作者 江鸿鹄 蒋伟 吴瀚 温显超 郭刚 王天琦 《微电子学》 北大核心 2025年第6期1083-1088,共6页
设计了一种基于FPGA的模数转换器单粒子验证系统,可以用于地面重离子试验环境中准确评估JESD204B接口高速模数转换器的抗单粒子特性;系统在试验过程中通过高速数模转换器波形重构方法实时监测器件是否发生单粒子功能中断,从而避免高速... 设计了一种基于FPGA的模数转换器单粒子验证系统,可以用于地面重离子试验环境中准确评估JESD204B接口高速模数转换器的抗单粒子特性;系统在试验过程中通过高速数模转换器波形重构方法实时监测器件是否发生单粒子功能中断,从而避免高速模数转换器输出数据的存储问题;系统在空间环境地面模拟装置(SESRI)和中国原子能研究院串列静电加速器(HI-13)上进行了试验验证,并捕获到器件单粒子翻转以及单粒子闭锁、功能中断现象,对后续器件加固具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 单粒子效应 HI-13 SESRI 单粒子锁定 单粒子翻转 JESD204B
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基于机器学习的波形数字化系统通道误差校准
17
作者 焦喜香 韩特 +1 位作者 杨静 郭玉辉 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第7期141-148,共8页
为了提升基于模拟数字转换(ADC)技术的波形数字化读出系统的性能,提出了一种多通道间失配误差估计校准方法。采用两片国产高速ADC组成并行交替采样(TIADC)系统,采用粒子群算法(PSO)结合梯度下降法(GD)来完成系统通道失配误差估计;利用... 为了提升基于模拟数字转换(ADC)技术的波形数字化读出系统的性能,提出了一种多通道间失配误差估计校准方法。采用两片国产高速ADC组成并行交替采样(TIADC)系统,采用粒子群算法(PSO)结合梯度下降法(GD)来完成系统通道失配误差估计;利用滤波器方程组和Kaiser窗截断处理得到补偿校准滤波器系数值。该补偿方法可以直接在以现场可编程门阵列(FPGA)为处理芯片的TIADC硬件平台上实现,达成宽带并行交替采样信号的在线重构。实验结果表明,该算法可以有效实现通道失配误差的补偿校准,在Vivado开发软件平台行为级仿真条件下使无杂散动态范围(SFDR)由32.1 dBFS提升到53.1 dBFS,在硬件系统测试时使SFDR提升到60.8 dBFS,且该信号重构方法易在硬件系统实现,不受通道数目的限制。 展开更多
关键词 波形数字化系统 模拟数字转换 通道误差补偿 并行交替采样 机器学习算法 宽带信号
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一种带有比较器交错的2-bit/cycle高速SAR ADC
18
作者 费秘 岳宏卫 韦善于 《微电子学》 北大核心 2025年第6期941-948,共8页
针对传统2-bit/cycle逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中需要2^(N)个额外单位电容来提高速度的问题,基于CMOS 40 nm工艺提出了一种带有比较器交错的2-bit/cycle高速SAR ADC。该结构通过在最后一个比较周期自动切换不同尺寸大小的比较器来等... 针对传统2-bit/cycle逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中需要2^(N)个额外单位电容来提高速度的问题,基于CMOS 40 nm工艺提出了一种带有比较器交错的2-bit/cycle高速SAR ADC。该结构通过在最后一个比较周期自动切换不同尺寸大小的比较器来等效减小参考电压的方法,将电容式数模转换器(CDAC)单位电容的使用量降低50%。此外,提出的比较器速度反馈系统能够在输入电压差较低时提高比较器的速度,并通过在采样保持电路中采用两段栅压自举和引入补偿电容的方法来降低噪声与失真。仿真结果表明,该ADC的分辨率为10 bit,采样频率为700 MS/s,在Nyquist输入频率下的SNDR为55.05 dB,SFDR为67.27 dB,整体功耗为2.91 mW,Walden FoM为9.20 fJ/conv.。 展开更多
关键词 2-bit/cycle 速度反馈 高速 SAR ADC 比较器交错
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基于ALTIROC2 ASIC的LGAD读出电子学设计
19
作者 蔡永康 秦家军 +2 位作者 李荘 顾金亮 赵雷 《原子核物理评论》 北大核心 2025年第2期302-311,共10页
低增益雪崩放大器(Low-Gain Avalanche Detector, LGAD)是一种新型半导体探测器,具有通道面积小和时间分辨能力高的优势,被选中应用于LHC(Large Hadron Collider)上大型粒子谱仪ATLAS的升级项目。为了充分发挥LGAD高颗粒度和高时间精度... 低增益雪崩放大器(Low-Gain Avalanche Detector, LGAD)是一种新型半导体探测器,具有通道面积小和时间分辨能力高的优势,被选中应用于LHC(Large Hadron Collider)上大型粒子谱仪ATLAS的升级项目。为了充分发挥LGAD高颗粒度和高时间精度优势,需要设计一套多通道且高时间精度的读出电子学系统。目前ATLAS合作组已为LGAD读出开发出一款专用读出芯片ALTIROC(ATLAS LGAD Timing Integrated Readout Chip)。本文基于第二代的ALTIROC2 ASIC,设计了一套可拓展的多通道且高时间精度的LGAD读出电子学系统,并对读出系统的性能进行了测试。测试结果表明,基于ALTIROC2 ASIC的LGAD读出电子学系统的时间量化精度好于25 ps。数据传输速率达到400 Mbps,可以满足高事例率下系统为实现数据读出功能对数据传输速率的要求。 展开更多
关键词 LGAD 读出电子学 数据汇总 FPGA
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一种用于MRPC前端读出的原型ASIC设计
20
作者 李荘 秦家军 +2 位作者 陈晗 李嘉铭 赵雷 《原子核物理评论》 北大核心 2025年第3期499-509,共11页
飞行时间(TOF)探测器是核与粒子物理实验的重要组成部分,多气隙电阻板室(MRPC)以其高时间精度的特点在TOF测量系统中被广泛应用,放大甄别结合时间数字变(TDC)换是MRPC电子学读出的一种主流方案。为了满足MRPC读出电子学高时间精度、低... 飞行时间(TOF)探测器是核与粒子物理实验的重要组成部分,多气隙电阻板室(MRPC)以其高时间精度的特点在TOF测量系统中被广泛应用,放大甄别结合时间数字变(TDC)换是MRPC电子学读出的一种主流方案。为了满足MRPC读出电子学高时间精度、低功耗、高集成度的需求,设计了一款高速放大甄别原型芯片,该芯片集成了8个通道,通道内包含前置放大器、甄别器和输出驱动电路。前置放大器采用共栅极结构,这种低输入阻抗的结构有利于进行阻抗匹配设计;甄别器采用多级放大器级联的结构产生足够的增益,通过对信号进行饱和放大实现甄别功能;经过甄别后的脉冲波形信号由低压差分信号(LVDS)输出驱动器送到片外,其前沿和脉宽分别可以表征MRPC信号的到达时间(TOA)和电荷量信息。基于180 nm工艺完成了电路的设计、仿真和流片,并在实验室环境下完成了电子学性能测试。测试结果表明,在100 fC~2 pC电荷量下,该芯片的时间精度好于10 ps(rms),单通道功耗约为24 mW。 展开更多
关键词 高精度时间测量 MRPC前端读出电子学 放大甄别 专用集成电路
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