一種應(yīng)用于CZT像素陣列的核輻射探測(cè)器讀出電路的研究.pdf

1、隨著核技術(shù)的發(fā)展，核材料的應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大。高能量的核輻射對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生巨大的傷害，為盡量避免這種情況，非常有必要對(duì)核輻射進(jìn)行探測(cè)。CZT探測(cè)器是新型常溫半導(dǎo)體探測(cè)器，較之傳統(tǒng)的探測(cè)器，它具有探測(cè)效率高、探測(cè)范圍廣、能量分辨率好、常溫工作等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于核輻射的探測(cè)。
　　 本課題針對(duì)CZT核輻射像素陣列探測(cè)器探測(cè)的微弱電荷信號(hào)，基于GPDK0.18μm，電源電壓1.8 V工藝模型，對(duì)其CMOS模擬讀出電路以及A/D轉(zhuǎn)換器

2、進(jìn)行了設(shè)計(jì)，為CZT核輻射像素陣列探測(cè)器的單芯片集成打下了基礎(chǔ)。
　　 首先，針對(duì)CZT探測(cè)器的輸出信號(hào)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一個(gè)電荷靈敏型前置運(yùn)算放大器，該放大器的功能是將CZT探測(cè)器的電荷型輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。鑒于電荷靈敏型前置放大電路所提取的電壓信號(hào)非常微弱，接著設(shè)計(jì)了兩級(jí)反相比例運(yùn)算放大器將微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行線性放大以降低對(duì)后續(xù)處理電路的性能要求，為照顧前置放大電路的負(fù)載，第一級(jí)的放大倍數(shù)為2比第二級(jí)的放大倍數(shù)小。然后設(shè)計(jì)了一個(gè)

3、單電容的相關(guān)雙采樣電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪處理，該電路比傳統(tǒng)的相關(guān)雙采樣電路少了一個(gè)采樣電容因而極大地節(jié)省了局部電路的芯片面積。最后設(shè)計(jì)了一個(gè)10位的流水線ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化以便后續(xù)處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，該流水線ADC由8個(gè)1.5 bit/級(jí)的子流水級(jí)、1個(gè)2 bit快閃式ADC、延遲單元與數(shù)字校正單元四大部份組成，能夠快速準(zhǔn)確地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼數(shù)字信號(hào)，并且消耗適中的版圖面積。
　　 經(jīng)過Cadenc