電子器件的發(fā)展

1、Development and Progress of the Readout Electronics for STCF ECAL研究背景基于電荷靈敏的前端方案研究基于跨阻放大的前端方案研究總結(jié)與展望目錄22021/8/16研究背景DetectorSnakesCrab SextupoleWigglersInjectorLinac0.5-3.5GeVe+0.5GeVe- 0.5GeV32021/8/16研究背景4Photon2021/8/16研究背景5pCsI2500 MeV2021/8/16讀出電子學(xué)需求總結(jié)研究背景6通道數(shù)6732 (桶部)、1938 (端蓋)動(dòng)態(tài)范圍（電荷）噪聲時(shí)間分辨單根

2、晶體擊中率擊中事例率達(dá)到MHz量級(jí)ECAL讀出電子學(xué)方案：桶部：基于電荷靈敏的讀出方案 難點(diǎn)：大結(jié)電容（數(shù)百pF）下實(shí)現(xiàn)高信噪比快響應(yīng)的電子學(xué)端蓋：基于跨阻放大的讀出方案核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16桶部：基于電荷靈敏的前端讀出方案大電容下CSA噪聲優(yōu)化研究時(shí)間測(cè)量研究端蓋：基于跨阻放大的前端讀出方案TIA噪聲優(yōu)化研究研究背景7核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案8Front End BoardBack End Board核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案9CSA Structure and the Noise Mod

3、el核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案10S8664-1010S8664-0505核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案112021/8/16電荷靈敏前端方案12高增益通道2021/8/16CSA前沿定時(shí)電路組成簡(jiǎn)單： Comparator DAC FPGA-TDCFPGA-TDC技術(shù)成熟可驗(yàn)證APD的時(shí)間性能電荷靈敏前端方案13FPGA-TDC精度Std: 45ps核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案14LED時(shí)間測(cè)試框圖核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案15Threshold前

4、沿定時(shí)和波形擬合對(duì)比示意圖核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案40MSPS100MSPS16LED時(shí)間測(cè)試框圖核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案17獨(dú)立噪聲下等效斜率波形斜率相關(guān)噪聲下等效斜率核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16電荷靈敏前端方案理想獨(dú)立噪聲實(shí)際相關(guān)噪聲18核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16端蓋高事例率下，研究基于TIA的前端讀出方案具有必要性Front End Board:4 通道APD TIABack End Board:高低增益以滿足動(dòng)態(tài)范圍14-bit 100MSPS ADC 在線波形處理

5、算法跨阻放大前端方案19Back End BoardFront End Board核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16TIA噪聲分析跨阻放大前端方案20TIA equivalent noise Total noiseOP input voltage noiseTotal noise vs APDTotal noise vs Gain20MHz核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16跨阻放大前端方案21Measured TIA NoiseCharge HistogramMIPTIA Typical waveMIPCurrent Histogram核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16總結(jié)與展望22核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021/8/16下一步，將開(kāi)展針對(duì)本底的pileup算法研究，以及原型機(jī)讀出電子學(xué)的設(shè)計(jì)總結(jié)與展望23Thanks!核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重