双环型游标时间-数字变换专用集成电路的设计

TL82; 低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector,LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力.由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)完成其高时间精度的读出,该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion,TDC)功能.针对LGAD的高精度时间测量需求,本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证.该TDC采用游标型的时间量化原理,结合双环型结构与延时差锁定,实现粗细结合的时间测量...

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Published in原子能科学技术 Vol. 57; no. 2; pp. 362 - 371
Main Authors 陈晗, 赵雷, 秦家军, 李荘, 蔡永康, 郭东磊, 安琪
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学技术大学 近代物理系,安徽 合肥 230026 01.02.2023
中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室,安徽 合肥 230026
Subjects
时间-数字变换
高精度时间测量
LGAD
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2022.youxian.0289

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Summary:TL82; 低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector,LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力.由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)完成其高时间精度的读出,该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion,TDC)功能.针对LGAD的高精度时间测量需求,本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证.该TDC采用游标型的时间量化原理,结合双环型结构与延时差锁定,实现粗细结合的时间测量方式,兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间.测试结果表明,该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2022.youxian.0289