全集成CMOS電荷敏感前置放大器的研究與設計.pdf

1、本文所討論的電荷敏感前置放大器(Charge Sensitive Preamplifier，簡稱CSP)，是探測器中的關鍵模塊，主要用來放大傳感器探測各種輻射射線后輸出的電荷脈沖信號。
　　 探測器是一種觀察、記錄粒子的裝置，核物理和粒子物理實驗研究中不可缺少的設備，主要用于探測質子撞擊后形成離子，并對探測得到的數據進行分析，繪制出撞擊后的離子軌跡，廣泛應用于核能開發(fā)、高能物理實驗等諸多領域。電荷敏感前置放大器是探測器中的關鍵模

2、塊，用于采集傳感器輸出的信號并進行放大，其增益、噪聲抑制能力、速度、精度等將對探測器性能產生極大影響。
　　 本文對探測器中電荷敏感前置放大器進行了研究和設計。首先了解像素探測器中電荷敏感前置放大器的工作原理和指標要求，根據電荷敏感前置放大器的指標要求和工作原理，設計其整體結構。然后對整體結構中每個子電路進行設計與仿真，基于不同類型的運算放大器，使用電壓反饋運算放大器(VFOA)和電流反饋運算放大器(CFOA)分別設計實現CSP

3、電路，對于增益、帶寬、噪聲、分辨率等多方面指標進行改進和優(yōu)化，對比兩種方案，分析各自的優(yōu)缺點。文章最后部分討論模擬集成電路版圖設計，利用Cadence Virtuoso工具完成電路版圖設計和優(yōu)化，重點討論本電路版圖設計中的匹配問題。經模擬仿真，電路基本可以滿足指標要求，能夠完成對電荷信號的采集、存儲和放大。
　　 本文適應射線非接觸檢測技術的發(fā)展，采用CMOS工藝設計電荷敏感前置放大器，對電荷敏感前置放大器的全集成實現具有重要價