topmetal2芯片中电荷灵敏放大器设计

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1、分类号密级ＵＤＣ编号中仰裝火考幸硕±学位论义ＴｏｐＭ巧ａｌ２＿，卷片中化冶义故欢大《化针？学位申请入姓名：王＃申请学位学生类别：全巧制巧壬申请学位学科专业；屯蘇与余統指导教师姓名；黄光巧孙向巧乂援硕壬学位论文ＭＡＳＳＴＥＲＳＴＨＥＳＩＳ硕±学位论文ＴｏｐＭｅｔａ１２＿芯片中电荷灵敏放大器设计论文作者：王楷指导教师：黄光明教授孙向明教授学科专业；电路与系统研究方向；模拟集成电路设计华中师范大学物理科学与

2、技术学院２０１５年５月；社学位论文＇ＥＲＳＭＡＳＴＴＨＥＳＩＳＴｈｅＤｅｓｉｎｏｆｔｉｅＣｈａｒｅＳｅｎｓｉｔｉｖｅｇｇ乂ｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒＴｏｐＭｅｔａｌ２－ＣｈｉｐＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｑＦｏｒｔｈｅＭ．ＳＤｅｇｒｅｅｉｎＣｉｒｃｕｉｔａｎｄＳｙｓｔｅｍＢｙＷａｎＫａｉｇＰｏｓｔｒａｄｕａ化ＰｒｏｒａｍｇｇＣｏｌ

3、ｌｅｅｏｆＰｈｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｙＣｅｎｔｒａｌＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＨｕａｎｇＧｕａｎｍｉｎｎｐｇｇＡｃａｄｅｍｉｃＴｉｔｌｅ＜；ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＳｉｇｎａｔｕｒｅ０ｇｍｕ＼｝ｉｊｐｊＡｐｐｒｏｖｅｄＭａ２０１５ｙ，硕去学位论文＇ＭＡＳＴＥＲＳＴＨＥＳＩＳｙ华中师苑大学学佐冷文居名Ｊ牲若巧和使巧授权说巧扇创性是巧本人郑重声明：所呈交的学位论文，

4、是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签《；曰期年月＞＾曰学佐游文胶权使巧换权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即；研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学

5、位论文被查阅和借阅；学校可＾１！＾公布学位论文的全部或部分内容，可科允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（。保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释：本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。：。非保密论文注释本学位论文不属于保密范围，适用本授权书作者签义：ｉ糟导师签；ｇ曰期＾曰期■：聲年月曰：，５年ｒ月曰］少＾＂＂本人己经认真阅读ＣＡＬＩＳ高校学位论文全文数据库发布章程，同意将本人的＂＂＂＂学位论文提交ＣＡＬＩＳ高校学位论文全文数据

6、库中全文发布，并可按章程中的一规定享受相关权益。同竟论义提巧后滞后：□半年；□年＝□二年发布。以＾作者签若：＾才皆导师签違為曰期：年夕月２＾曰曰期：年ｒ月味曰硕击学位论文＇ＭＡＳＴＥＲＳＴＨＥＳＩＳ摘要随着粒子探测器在高能物理、核医学和矿物分析等领域的广泛应用，新型粒子採测器的研究越来越受到重视，而这些探测器输出的微弱信号需要经过放大、整形后才能被下一级电路处理，因此电荷灵敏前置放大器在探测器读出电路中起重要作用。作为读出电路的前端，，电荷灵敏前放的

7、性能直接影响读出电路的性能其噪声决定了技片能处理的最小输入电荷。因此，深入研究电荷灵敏前放提高其性能对于读出电路至关重要。本文的主要研究内容是设计了〇９＾１６拉１２＿像素探测器忘片中的电荷灵敏前放。ＴｏｐＭｅｔａｌ２＿利用１Ｃ制造工艺中的顶层金属作为电子收集极，其单个像素的面积为８３．２ｕｍｘ８３．２ｕｍ，阵列大小为７２ｘ７２，能实现电子的二维空间测量，且ＴｏｐＭｅｔａｌ２－芯片空间分辨率島（：了成像、，可１＾与蹄锋領晶体结合作为蹄锋領探测器，应用于离子束流测量等领域

8、，并能够实现高精度测量。ＴｏｐＭｅｔａｌ２＿芯片是实现单电子探测为最终目标的探测拉片，其等效噪声电荷的设计指标为３０ｅ，这对电荷灵敏前放的设计提出了很高的要求。ＴｏｐＭｅｔａｌ２？忘片ｘ－ｆａｂ采用了０．３５ｕｍ工艺，使用了ＣａｄｅｎｃｅＩＣ５１４１平台的Ｖｉｒｔｕｏｓｏ和仿真器ｓｐｅｃｔｒｅ，设计了折叠共源共栅屋放结构的电荷灵敏前放。，并对该前放进行仿真仿真结果显示，该电荷灵敏前放的増益为７３祀，电源抑制比为８５犯，共模抑制比为９５犯，功ｘ２耗为ｌｕＡ，