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

Abstract

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.