Аналоговые тракты обработки сигналов детекторов излучений на основе интегральных микросхем

• Автор: Аткин, Эдуард Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил

Содержание стр.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ .

1.1. Характеристики современных детекторов излучений и требования к считывающей электронике
1.2. Основные характеристики интегральных микросхем для современных аналоговых фактов

1.3. Тенденции в развитии элементной базы

1.4. Структурная схема каналов детекторной электроники

1.5. Состав интегральных микросхем для аналоговых трактов

1.6. Технология интегральных схем для аналоговых трактов

1.7. Конструктивное исполнение

1.8. Выводы.

ГЛАВА 2. СТРУКТУРНОЕ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГОВЫХ ТРАКТОВ И ИХ УЗЛОВ
2.1. Принципы построения узлов аналоговых трактов.
2.2. Структура предусилителя
2.3. Структура формирователей формирующих каскадов
2.4. Дифференциальный усилитель постоянного тока с токовой обратной связью обобщенный случай. .
2.5. Шумовой анализ аналоговых трактов
2.6 Расчет шумовых параметров в частотной области и их связь с
расчетом во временной области
2.7. Согласование аналоговых трактов с детектором. Эквивалентная схема детекторного элемента
2.8. Выводы.
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ДЛЯ АНАЛОГОВЫХ ТРАКТОВ.
3.1. Технологическая классификация аналоговых фактов
3.2. Этапы процедура проектирования аналоговых трактов.
3.3. Сравнительный анализ существующих технологических подходов реализации интегральных микросхем для аналоговых детекторных трактов
3.4. Требования к активным компонентам и особенности их проектирования
3.5. Требования к пассивным компонентам и особенности их проектирования
3.6. Создание и уточнение параметров БРЮЕмоделей
элементов интегральных схем.
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УЗЛОВ АНАЛОГОВЫХ ТРАКТОВ
4.1 Интегральные микросхемы усилителейформирователей им основе серийного аналогового базового матричного кристалла и печатные узлы на их основе
4.2 Комплект многоканальных специализированных интеграл .ных микросхем усилителей формирователей и компараторов для многопроволочных камер
4.3 Особенности схемотехники усилителейформирователей
4.4 Особенности схемотехники компараторов.
4.5. Топологии микросхем
4.6. Проектирование специализированных базовых
матричных кристаллов.
4.7. Реализация аналоговых трактов в виде законченных
печатных узлов.
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Женева, Швейцария, проект MUST-2, CEA-IN2P3, Саклсй-Орсей-Ганил, Франция), в от четах по двум контрактам МИФИ с немецким центром GSI, а также в отчётах по двум проек гам (№№ - и -8) международного фонда INTAS (Брюссель, Бельгия). Более тою. Международного Научно-Технического центра (МНТЦ). Они также отражены более чем в отчетах по госбюджетным и хоздоговорным ИР (например, по темам МИФИ: №-3-8 (промежуточный №ГР8 5. ГР. N-3-8 (№ГР. ГР. ГР. ГР. ГР . НИР “Превос юдство” ГУЛ НПП “Пульсар”, в трех депонированных в ЦНИИТЭИ приборостроения рукописях. Диссертация изложена на 8 страницах и состоит из введения, ютырех глав, заключения и списка литературы, включающего 5 наименования. В первой главе рассматриваются тенденции в развитии аналоговой детекторной электроники на основе анализа литературных источников по разработке современных аналоговых трактов. Дается краткий обзор типов наиболее широко используемых детекторов излучения, приводится их классификация по динамическому диапазону сигналов, типовым значениям конструктивных емкостей. Приводятся сводные таблиц параметров известных разработок аналоговых трактов и их отдельных узлов. Вторая глава посвящена структурному и схемотехническому пр »актированию аналоговых трактов и их узлов. Описываются принципы построения оо овных узлов аналоговых трактов. Приводится математическое описание передаточных фу ж ций наиболее характерных узлов (предусилительных и формирующих каскадов) с аки жтом на их реализацию на основе интегральных схем, изготавливаемых по современной полупроводниковой биполярной технологии. При этом шум в детекторньк аналоговых трактах может быть наиболее эффективно проанализирован через приведен иле ко входу значения эквивалентного шумового заряда ()ш, который может быть рассчитан как во временной, так и в частотной областях. Для построения линейных аналог овых узлов трактов также описываете I обобщенная структура дифференциального усилителя на основе схемы с токовой обратной • вязью. Рассмотрены вопросы, связанные с согласованием электронного аналогового тракта с детектором, представляющим распределенную структуру (многопроволочные - амеры и др. Приведена методика измерения волнового сопро тивления детектора. В третьей главе рассматриваются вопросы технологического п{ оектирования интегральных микросхем аналоговых трактов и их отдельных элементов. Приводится технологическая классификация вариантов изготовления штегральных схем для аналоговых трактов. Делается вывод о предпочтительности реализации узлов аналоговых трактов или в виде полностью заказных интегральных микросхем, или на основе новых специализированных базовых матричных кристаллов. Далее описывался развитая автором методика проектирования интегральных микросхем и аналоговых рактов на их основе. Даётся сравнительный анализ существующих технологических под* »лов (как на основе биполярной, гак и МОП технологии) для проектирования интегральж 1 микросхем для аналоговых трактов. Акцент делается на увеличение быстродействия при экономичном энергопотреблении. Показано, что при одинаковых технологических норма: биполярные транзисторные структуры позволяют обеспечить более высокую удельную 1 по площади, занимаемой на кристалле) крутизну и площадь усиления, чем МОП структуры. Проанализированы требования как к активным, так и пассивным компонентам интегральных микросхем для аналоговых трактов. Четвертая глава описывает ряд наиболее характерных разработок, п 'оведенных с непосредственным участием автора. Рассматривается также разработанный комплект многоканальных жгегральных микросхем усилителей-формирователей и компараторов для многопровол'чных камер. Рассмотрен спроектированный с участием автора специализированный быстрс действующий матричный кристалл с транзисторами прп-типа. Описан состав и конструктивно-топологические особенности построения каналов кристалла. Диссертация неразрывно связана с важными научно-исследовательскт ми работами, которые в течение многих лет проводились на кафедре Электроники МИФИ в с „'ответствии с международными, государственными и отраслевыми программами.