一種應(yīng)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(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(jìn)行探測。CZT探測器是新型常溫半導(dǎo)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(yīng)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(jìn)行了設(shè)計，為CZT核輻射像素陣列探測器的單芯片集成打下了基礎(chǔ)。
　　 首先，針對CZT探測器的輸出信號特點設(shè)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(shè)計了兩級反相比例運算放大器將微弱的電壓信號進(jìn)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(fù)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(shè)計了一個

3、單電容的相關(guān)雙采樣電路對信號進(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)計了一個10位的流水線ADC對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化以便后續(xù)處理器對信號進(jìn)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(zhǔn)確地將模擬信號轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的二進(jìn)制碼數(shù)字信號，并且消耗適中的版圖面積。
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