一種應用于CZT像素陣列的核輻射探測器讀出電路的研究.pdf

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

2、進行了設計，為CZT核輻射像素陣列探測器的單芯片集成打下了基礎。
　　 首先，針對CZT探測器的輸出信號特點設計了一個電荷靈敏型前置運算放大器，該放大器的功能是將CZT探測器的電荷型輸出信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。鑒于電荷靈敏型前置放大電路所提取的電壓信號非常微弱，接著設計了兩級反相比例運算放大器將微弱的電壓信號進行線性放大以降低對后續(xù)處理電路的性能要求，為照顧前置放大電路的負載，第一級的放大倍數(shù)為2比第二級的放大倍數(shù)小。然后設計了一個

3、單電容的相關雙采樣電路對信號進行去噪處理，該電路比傳統(tǒng)的相關雙采樣電路少了一個采樣電容因而極大地節(jié)省了局部電路的芯片面積。最后設計了一個10位的流水線ADC對模擬信號進行數(shù)字化以便后續(xù)處理器對信號進行數(shù)字處理，該流水線ADC由8個1.5 bit/級的子流水級、1個2 bit快閃式ADC、延遲單元與數(shù)字校正單元四大部份組成，能夠快速準確地將模擬信號轉(zhuǎn)換成與之相對應的二進制碼數(shù)字信號，并且消耗適中的版圖面積。
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