根据三维Si SOI PIN像素微剂量探测器特性参数,设计了一种基于GF chrt018IC CMOS工艺的前端读出电路。该读出电路主要包括PMOS输入的电荷灵敏前前置放大器,有源整形滤波电路,电压比较器及基准电流源等,可实现对微剂量信号的放大、滤波降噪、甄别输出等功能。仿真测试表明:能量探测范围为5~500 fC,单通道功耗约为2 mW,总噪声性能为0.05 f C+1.6×10^(-3)fC/pF。
针对应用于同步辐射的硅像素探测器,设计了一种基于电流模式的像素型前端读出单元电路,像素单元电路主要包括电荷灵敏前置放大器、跨导放大器、电流甄别器、阈值调节电路和计数器等,实现了信号放大、电压转为电流、信号甄别以及计数等功能。芯片基于SMIC 0.13μm/1.2V CMOS工艺设计,像素单元面积为100μm×100μm,仿真结果表明:像素单元静态功耗为50μW,等效噪声电荷低于100e-,不一致性小于100e-,能量甄别范围为8 ke V^20 ke V,达到了预期设计目标。与电压模式的像素单元电路相比,具有结构简单、功耗低、芯片面积小以及抗干扰能力强的特点。
