基于先进asic芯片的多探测单元信号读出方法与电路设计

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1、密级:博士学位论文基于先进ASIC芯片的多探测单元信号读出方法与电路设计作者姓名：杨海波指导教师:苏弘、研究员、中科院近代物理研究所学位类别:工学博士学科专业:核技术及应用研究所:中科院近代物理研究所二〇一五年五月SignalsReadingMethodandCircuitDesignforMultipleDetectionUnitBasedontheAdvancedASICChipsByYangHaiboADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequi

2、rementForthedegreeofDoctorofScienceinEngineeringInstituteofModernPhysics,ChineseAcademyofSciencesMay,2015关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属中国科学院近代物理研宄所。本人完全了解中国科学院近代物理研宄所有关保存、使用学位论文的规定，同意研究所保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸制版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权中国科学院近代物理研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用任何复制手段保存和汇编本学

3、位论文。本人离所后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为中国科学院近代物理研究所。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版)》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权保密论文在解密后遵守此规定。作者签名：te通导师签名：^"日期：磁屮加致谢时光一逝永不回，五年，想想很长，过起来却是如此短暂。回顾在近物所五年的学习生活，有太多的人需要感谢。首先，谨向我的导师苏弘研究员，致以最衷心的敬意和谢意。几年的学习生活中，苏老

4、师给过我太多的指导和帮助，心里的感激也非一言半语所能表达。苏老师敏锐的思维，踏实的做事风格都时时刻刻影响着我。本论文之所以能够顺利完成，苏老师倾注了大量的心血，从论文的选题、方案设计，到论文定稿都直接得益于苏老师的悉心指导。这五年以来，苏老师给了我很多有益的教诲，将使我受益终生。谢谢您，苏老师。感谢实验室的千奕老师，孔洁老师。感谢她们对我工作和生活中的帮助，无论是讨论解决思路、方案设计，还是电路的调试、数据分析，还是生活中遇到的问题，都给与了我极大的帮助和无微不至的照顾。谢谢你们。感谢次级束物理研究组的陈金达老师，气体探测器组的张秀玲老师，实验物理中心的杜成名师兄，和已经毕业的陈泽师

5、兄。感谢你们在和探测器联调实验中给我提供的各种帮助。谢谢你们。感谢核电子学组的的董成富、李小刚、马晓莉、佘乾顺、赵红赟、张惊蛰、牛晓阳和朱映雪等老师，感谢你们一直以来工作和科研中给予我提供的各种帮助。谢谢你们。感谢周朝阳师兄、王晓辉师兄、童腾师兄、杜中伟师兄、赵兴文师兄、杨振雷、孙文、丁鹏程、成科、李良辉、张晰和蒲天磊同学，感谢你们在日常工作生活中给予我的各种帮助，不但在专业知识上日益进步，同时也学到了很多人生的道理。谢谢你们。感谢2010级的同学以及关心我和爱护我的朋友们，特别是陈玉泉、杨玉章，林福元，谢谢你们的关心和鼓励。感谢研究生部的华明漪、李明治、梁敏乐、邱嵘、曹殿亮等老师，

6、感谢你们为培养研究生而付出的辛勤劳动。谢谢你们。谨以此文献给生我养我的父亲和母亲，谢谢你们养育了我，我会更加努力，做你们的骄傲。感谢王叔叔、薛阿姨、王亚亚、徐梓骉，王浩宇谢谢你们一直以来的支持。将用我一生的努力，回报我深爱的家人。特别感谢我的女朋友王娜娜，能遇见你，是我最幸福的事。是你点燃了我的青春，感谢你这两年来对我的支持与鼓励。杨海波2015年4月摘要摘要近年来，现代粒子物理实验技术的快速发展。粒子物理实验的能量越高，探测器的规模越大，前端电子学的通道数就越多。粒子物理实验对空间分辨的要求越高，探测器单元的密度也越高，电子学读出系统的密度也随之提高。加速器亮度越高，事例率越高，前

7、端电子学的速度必须越快。因此，传统电子学读出系统的设计方法面临着巨大的挑战，未来的前端电子学读出系统必然向大规模、高密度、高速度的趋势发展。为了适应现代粒子物理实验的发展，本论文重点研究了基于先进ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit)芯片的多探测单元信号读出方法，设计实现了两种不同技术路线的电子学读出系统，并对其进行了详细的性能测试。论文的组织按章节如下：第一章介绍了课题的背景和研究意义，以及国内外发展的现状，