空间天气探测和预报是实现太空环境利用的前提条件。空间高能带电粒子是空间天气环境的重要组成部分,必须进行探测、研究。探测空间高能粒子的主要手段是高能粒子探测谱仪。对于卫星内应用,要求高能粒子探测谱仪多通道、高集成、小型化。用分立元件或商用集成电路搭建多通道信号读出电路,在体积、重量、噪声、功耗等方面都无法满足新一代星内高能粒子探测谱仪的要求,必须采用专用信号读出ASIC。本课题针对这一应用需求,研究了与PIN探测器配套的信号读出ASIC设计技术,包括低噪声设计技术、电参数可调技术、多种读出方式可选技术等。经5次设计、流片、测试、试用,突破了关键技术,读出ASIC样片具有16个信号通道,脉冲成形器峰值时间0.5μs/1μs/1.5μs/2μs四档可选,上升时间均低于0.1us,具有峰值探测和保持功能,提供自触发、外部触发、顺序读出、稀疏化读出四种多通道数据读出方式可选,增益131mV/fC和43.4mV/fC两档可选,ENC仿真结果为332e@0pF,测试结果<600e@0pF,每通道功耗3.75mW,均已达到预定研究目标要求,技术水平国内领先,为下一步工程化应用芯片的研制奠定了坚实基础。
英文主题词high energetic particle detector;ASIC;CMOS;low noise charge sensitive amplifier