Описание прототипа считывающей электроники для емкостных детекторов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлено описание прототипа считывающей электроники для емкостных детекторов на основе специализированной интегральной микросхемы (СИМС), разработанной специально для съема и предварительной обработки сигналов c плоских резистивных камер эксперимента SPD на строящемся коллайдере НИКА ОИЯИ (г. Дубна). Восьмиканальная микросхема оптимизирована для работы с детекторами, имеющими характеристический импеданс считывающих электродов в диапазоне 35–110 Ом при приведенном ко входу эквивалентном малом шумовом заряде не более 2500 электронов. В СИМС предусмотрены регулировки порога по величине приведенного ко входу заряда в диапазоне 10–450 фКл, гистерезиса пороговой характеристики в диапазоне 0–12%, а также времени расширения сигнала в диапазоне 0.5–100 нс. Схема была оптимизирована для уменьшения джиттера по переднему фронту (менее 10 пс) и энергопотребления (менее 25 мВт на один канал). Представлены структурная и электрическая схемы, показаны результаты моделирования ключевых сложно-функциональных блоков и общий вид топологии спроектированной СИМС.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Э. В. Аткин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Author for correspondence.
Email: evatkin@mephi.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское ш., 31

Д. Д. Норманов

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: evatkin@mephi.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское ш., 31

С. И. Ямалиев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: evatkin@mephi.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское ш., 31

А. Р. Серазетдинов

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: evatkin@mephi.ru
Russian Federation, 115409, Москва, Каширское ш., 31

А. А. Солин

Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета

Email: solin@hep.by
Belarus, 220006, Минск, ул. Бобруйская, 11

Е. А. Усенко

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: Eugueni.oussenko@cern.ch
Russian Federation, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

References

  1. Anghinolfi F., Jarron P., Krummenacher F., Usenko E., Williams M.C.S. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2004. V. 51. №. 5. P.1974. http://doi.org/10.1109/TNS.2004.836048
  2. Wong W.S., Alozy J., Ballabriga R. et al. // Radiat. Meas. 2020. V. 131. P. 106230. http://doi.org/10.1016/j.radmeas.2019.106230
  3. Atkin E., Azarov D., Ivanov P., Normanov D., Serazetdinov A., Shumikhin V. // Russ. Microelectron. 2022. V. 51. P. 111. http://doi.org/10.1134/S1063739722020032
  4. Shumikhin V., Atkin E., Azarov D., Ivanov P., Normanov D., Serazetdinov A. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1690. № 1. P. 012068. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1690/1/012068
  5. Atkin E., Azarov D., Ivanov P., Normanov D., Serazetdinov A., Shumikhin V. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1690. P. 012072. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1690/1/012072
  6. Atkin E., Bulbakov I., Malankin E., Ivanov P., Normanov D., Petrovskiy S., Shumikhin V., Ivanov V., Voronin A., Samsonov V. // IEEE 30th International Conference on Microelectronics (MIEL). 2017. P. 225. http://doi.org/10.1109/MIEL.2017.8190108
  7. Ciobanu M., Marghitu O., Constantinescu V. et al. // IEEE Trans Nucl Sci. 2021. V. 68. № 6. P. 1325. http://doi.org/10.1109/TNS.2021.3073487

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Microcircuit structure.

Download (50KB)
3. Fig. 2. Structural diagram of one channel.

Download (31KB)
4. Fig. 3. Equivalent noise charge depending on detector capacitance.

Download (47KB)
5. Fig. 4. Dependence of input resistance on control resistance.

Download (45KB)
6. Fig. 5. Dependence of the pulse duration at the output of the amplifier stages (green) and the expander (blue) on the input charge.

Download (52KB)
7. Fig. 6. Signal diagram at the output of the two-channel expander.

Download (25KB)
8. Fig. 7. Form of typical signals in the microcircuit channel.

Download (171KB)
9. Fig. 8. Signal diagrams at the channel input and at the preamplifier output during time noise analysis.

Download (99KB)
10. Fig. 9. Topology of the entire SPD NINO chip.

Download (484KB)
11. Fig. 10. Impulse response at the LVDS output of the microcircuit channels.

Download (69KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences