Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Анализ результатов проектирования считывающей электроники кремниевых умножителей на основе базового матричного кристалла МН2ХА030

https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-3-81-87

Полный текст:

Аннотация

Целью работы является анализ результатов экспериментального исследования зарядочувствительного усилителя с регулируемым коэффициентом преобразования и схемой восстановления базового уровня, изготовленного на базовом матричном кристалле МН2ХА030 для кремниевых фотоэлектронных умножителей. Усилитель получил название ADPreampl3. Измерение параметров проводилось на партии чипов в количестве 20 штук. В процессе измерения основных параметров усилителя на его вход подавался сигнал с эквивалентной схемы SiPM Photonique. В ходе измерения параметров выявлено, что разброс базового уровня по выходу FOut составил от -24 до 276 мВ при среднем значении 85,6 мВ. При этом изменение напряжения в узле FOoutShift от -3 до 3 В достаточно для установления близкого к нулю значения базового уровня по выходу FOut. При отключенной схеме восстановления разброс базового уровня по выходу OutA составил от 300 до 800 мВ. При соединении вывода OutAShift с шиной нулевого напряжения среднее значение базового уровня по выходу OutA составило 3,72 мВ, а по выходу OutAinv - минус 2,42 мВ. Базовый уровень на выходах OutA и OutAinv плавно изменяется в диапазоне ±0,9 В. При максимальном усилении динамический диапазон ADPreampl3 превышает 20 дБ, однако при этом наблюдается зависимость коэффициента преобразования от величины входного заряда. Для регистрации больших входных зарядов рекомендуется уменьшить величину выходного импульса уменьшением напряжения на выводе Gain либо обрабатывать сигнал с вывода FOut. Проведено сравнение выходных параметров экспериментальных образцов с результатами компьютерного моделирования. Выявлено несовпадение результатов моделирования и измерений, времени пика и задержек распространения сигнала усилителя. Исходя из этого, принято решение о корректировке SPICE-параметров элементов, использованных при моделировании.

Об авторах

О. В. Дворников
Минский научно-исследовательский приборостроительный институт
Беларусь

Доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник.

Минск.



В. А. Чеховский
Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета
Беларусь

Исполняющий обязанности заведующего лабораторией «Электронные методы и средства эксперимента» НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ.

Минск.



Я. Д. Галкин
Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета; Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Галкин Ярослав Денисович - магистрант БГУИР, инженер-электроник лаборатории электронных методов и средств эксперимента НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ.

220013, Минск, ул. П. Бровки, 6.

тел. +375257250775



А. В. Кунц
Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета; Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Магистрант БГУИР, инженер-электроник лаборатории электронных методов и средств эксперимента НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ.

220013, Минск, ул. П. Бровки, 6.

тел. +375257250775



В. Р. Стемпицкий
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Кандидат технических наук, доцент кафедры микро- и наноэлектроники БГУИР, ведущий научный сотрудник НИЛ 4.4 НИЧ Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.

220013, Минск, ул. П. Бровки, 6.

тел. +375257250775



Н. Н. Прокопенко
Донской государственный технический университет; Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН
Россия

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационных систем и радиотехники ДГТУ.

Ростов-на-Дону.



Список литературы

1. Paternoster G., Ferrario L., Acerbi F., Gola A.G., Bellutti P. Silicon Photomultipliers Technology at Fondazione Bruno Kessler and 3D Integration Perspectives. ESSDERC 2019 - 49th European Solid-State Device Research Conference (ESSDERC). 2019:50-53. DOI: 10.1109/ESSDERC.2019.8901738.

2. Jiang W, Chalich Y, Deen M.J. Sensors for Positron Emission Tomography Applications. Sensors. 2019;19(22):5019 DOI:10.3390/s19225019.

3. Goertzen A.L., Zhang X., McClarty M.M., Berg E.J., Liu C., Kozlowski P., Retiere F., Ryner L., Sossi V., Stortz G., Thompson C. J. Design And Performance of a Resistor Multiplexing Readout Circuit for a Sipm Detector. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2013;60(3):1541-1549. DOI: 10.1109/TNS.2013.2251661.

4. Dey S., Myers E., Lewellen T.K., Miyaoka R.S., Rudell J.C. A Row-Column Summing Readout Architecture for Sipm Based Pet Imaging Systems. 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2013 NSS/MIC). 2013:1-5. DOI: 10.1109/NSSMIC.2013.6829062

5. Gundacker S., Auffray E., Frisch B., Hillemanns H., Jarron P., Meyer T., Pauwels K., Lecoq P.A. Systematic Study to Optimize Sipm Photodetectors for Highest Time Resolution in Pet. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012;59(5):1798-1804. DOI: 10.1109/TNS.2012.2202918.

6. Seitz B., Stewart A.G., O'Neill K., Wall L., Jackson C. Performance Evaluation of Novel Sipm for Medical Imaging Applications. 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2013 NSS/MIC). 2013:1-4. DOI: 10.1109/NSSMIC.2013.6829685.

7. Sabet H., Prekas G., Breen M., Bhandari H.B., Nickerson P., Derderian G., Robertson F., Kudrolli H., Cool S. High-Performance and Cost-Effective Detector Using Microcolumnar Csi:Tl and SiPM. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012;59(5):1841-1849. DOI: 10.1109/TNS.2012.2202248.

8. Дворников О.В., Чеховский В.А., Прокопенко Н.Н., Галкин Я.Д., Кунц А.В., Бугакова А.В. Реализация считывающей электроники кремниевых фотоэлектронных умножителей на базовом матричном кристалле МН2ХА030. Вестник НТУУ «КПИ». Серия Радиотехника. Радиоаппаратостроение. 2019;78:60-66. DOI: 10.20535/RADAP.2019.78.60-66.

9. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л. Средства регистрации импульсного видимого излучения малой интенсивности. Часть 1. Особенности и возможности многоканальных фотоприемников с внутренним усилением. Приборы и методы измерений. 2012;2(5):5-13.

10. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л. Средства регистрации импульсного видимого излучения малой интенсивности. Часть 2. Предварительная обработка сигналов кремниевых фотоэлектронных умножителей. Обзор. Приборы и методы измерений. 2013;1(6):5-13.

11. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Tchekhovski V.A., Galkin Y.D., Titov A.E., Bugakova A.V. Silicon Photomultipliers' Analog Interface with Wide Dynamic Range. 2019 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). 2019:1-2. DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884430.

12. Dvornikov O.V., Tchekhovski V.A., Dziatlau V.L., Prokopenko N.N., Bugakova A.V. BiJFet Array Chip MH2XA030 - a Design Tool for Radiation-Hardened and Cryogenic Analog Integrated Circuits. 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2018:13-17. DOI: 10.1109/EExPolytech.2018.8564415.


Для цитирования:


Дворников О.В., Чеховский В.А., Галкин Я.Д., Кунц А.В., Стемпицкий В.Р., Прокопенко Н.Н. Анализ результатов проектирования считывающей электроники кремниевых умножителей на основе базового матричного кристалла МН2ХА030. Доклады БГУИР. 2020;18(3):81-87. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-3-81-87

For citation:


Dvornikov O.V., Tchekhovski V.A., Galkin Y.D., Kunts A.V., Stempitski V.R., Prokopenko N.N. Analysis of the results of designing reading electronics of silicon photomultiplier tubes driven by the base matrix crystal MN2XA030. Doklady BGUIR. 2020;18(3):81-87. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-3-81-87

Просмотров: 29


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)