1、微电子学与固体电子学专业毕业论文 精品论文 四通道低噪声GEM 探测器前端读出 ASIC 设计关键词：粒子探测器 GEM 探测器 专用集成电路 电路设计摘要：GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM 探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读
2、出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间
3、常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。正文内容GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精
4、度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM 探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 C
5、MOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，
6、再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如
7、果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的
8、结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波
9、成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输
10、出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真
11、。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然
12、后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内
13、的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了
14、测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必
15、须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取
16、合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求
17、。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100
18、ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯
19、片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GE
20、M探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷
21、灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，
22、它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯
23、片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进
24、行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。
25、经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作
26、者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果
27、符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。GEM 探测器是一种新型粒子探测器，具有结构简单、位置测量精度好、兼容性强等特点。经过对 GEM 探测器各个 PAD 输出的电荷量进行测量，然后再通过电荷重心法可以准确推算出入射粒子的位置。由于一般采用 PAD 进行读出，GEM探测器需要的读出电子学通道数非常多，有数千道甚至上万道。如果采用常规的读出电子学系
28、统，无论从集成度、功耗方面还是造价方面都不能满足设计要求，必须采用 ASIC 才能实现高密度的信号读出。本文围绕 GEM 探测器读出ASIC 芯片的设计进行了相关理论和技术的研究。 针对 GEM 探测器输出信号特点，即一个 PAD 输出的信号波形的上升沿约为 80ns，下降沿约为 100ns，并通过分析不同前放的特点、各种滤波成形电路的特点及 CMOS 电路噪声问题，作者设计了包括电荷灵敏放大器、极零相消电路和准高斯成形电路在内的读出ASIC 芯片。对于前置放大器，通过对几种前置放大器的综合考虑，我们选择的电荷灵敏前置放大器，从设计指标着手，首先确定电荷灵敏前置放大器的结构，然后再根据噪声、线
29、性度等指标及流片工艺特点确定每个器件的尺寸大小。接着通过选取合适的时间常数来确定极零相消的电阻及电容值。然后根据设计指标对成形时间常数的要求，进行滤波成形电路的设计。最后将各个部分连成一个整体进行整体仿真。同时完成了该芯片的版图设计及后仿真。从版图设计的基本规则、版图设计中的经验以及该芯片的特点出发，完成了该芯片的版图设计，然后进行寄生参数提取，再进行后仿真。后仿真结果符合设计指标的要求，可以进行流片。并对流片后返回的芯片进行了测试分析。该芯片是中国科学院高能所第一片专门用在 GEM 探测器上的自主设计的芯片，它主要特点是将电荷灵敏前置放大器、极零相消电路、两级有源滤波成形电路以及偏置电路集成
30、到一个芯片上。 测试结果表明：该芯片基本实现了设计指标的要求。特别提醒 ：正文内容由 PDF 文件转码生成，如您电脑未有相应转换码，则无法显示正文内容，请您下载相应软件，下载地址为 http:/ 。如还不能显示，可以联系我 q q 1627550258 ，提供原格式文档。“垐垯櫃 换烫梯葺铑?endstreamendobj2x 滌?U 閩 AZ箾 FTP 鈦X 飼?狛P? 燚?琯嫼 b?袍*甒?颙嫯?4)=r 宵?i?j 彺帖 B3 锝檡骹笪 yLrQ#?0 鯖 l 壛枒l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛枒 l 壛渓?擗#?“?# 綫 G 刿#K 芿$?7. 耟?Wa 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 皗 E|?pDb 癳$Fb 癳$Fb癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$Fb 癳$F?責鯻 0 橔 C,f 薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵秾腵薍秾腵%?秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍
