一种硅微条探测器读出电路及读出方法技术

本发明专利技术公开了一种硅微条探测器读出电路，用于将硅微条阵列探测器输出的信号读出，转换成数字量后发送至上位机进行处理，所述电路包括前端电子学电路、后端数据获取电路和主控电路；所述前端电子学电路，用于将硅微条阵列探测器产生的电荷输出信号转化为电压信号，然后将电压值与门限值进行比较，若超过门限值则向主控电路输出数据采集的触发信号，同时将该电压信号转换为串行差分电流信号；所述后端数据获取电路，用于将串行差分电流信号转化为数字量；所述主控电路，用于当收到数据采集的触发信号后，为前端电子学电路和后端数据获取电路提供使能信号，读取后端数据获取电路输出的数据并进行存储，同时发送至上位机。同时发送至上位机。同时发送至上位机。

【技术实现步骤摘要】
一种硅微条探测器读出电路及读出方法


[0001]本专利技术涉及硅微条探测器领域，具体涉及一种硅微条探测器读出电路及读出方法。

技术介绍

[0002]质子、重粒子、alpha粒子等其他种类的高能粒子是宇航器件运行环境中常见的辐射源，这些高能粒子可以入射到半导体器件的敏感区并产生大量电荷，从而改变电路的逻辑状态，甚至损坏集成电路的性能，使整个电路系统不能工作在正常状态下，严重的可能会导致灾难性的事故。经研究统计：超过71％的宇航电子器件发生的故障与电子器件工作的辐射环境有关，其中由单粒子效应引起的故障总数占总故障数目的55％。
[0003]为了更好的判断单粒子效应事件(SEU)与空间粒子辐射的关系，进而进行预警，需要知道空间粒子的入射位置及其能量。而随着半导体技术的迅速发展，各种半导体探测器都有了很多新的发展,其中硅微条探测器的发展非常突出，被广泛应用于核物理、高能物理、天体物理等实验中。双面硅微条探测器因具有较好的位置和能量分辨、较宽的线性范围等优点而被广泛使用：由于其具有很好的二维位置分辨能力，世界各大高能物理实验室采用它作为带电粒子轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅微条探测器读出电路，用于将硅微条阵列探测器输出的信号读出，转换成数字量后进行存储，其特征在于，所述电路包括前端电子学电路、后端数据获取电路和主控电路；所述前端电子学电路，用于将硅微条阵列探测器产生的电荷输出信号转化为电压信号，然后将电压值与门限值进行比较，若超过门限值则向主控电路输出数据采集的触发信号，同时将该电压信号转换为串行差分电流信号；所述后端数据获取电路，用于将串行差分电流信号转化为数字量；所述主控电路，用于当收到数据采集的触发信号后，为前端电子学电路和后端数据获取电路提供使能信号，读取后端数据获取电路输出的数据并进行存储。2.根据权利要求1所述的硅微条探测器读出电路，其特征在于，所述前端电子学电路包括：前置放大电路、成形电路、采样保持电路和电压缓冲区；前置放大电路连接硅微条阵列探测器的2N路数据通道；一路数据通道输出探测器的一个探测单元的电荷输出信号；N为探测单元的个数；所述前置放大电路，用于对有粒子入射的探测单元对应的两路数据通道的电流进行脉冲积分，将输入信号的电荷量转化成电压，将积分后的电压信号经过电容送入成形电路中；所述成形电路，用于将前置放大电路输出的电压信号转换为成型脉冲，其中，信号在1.8～2μs到达成型脉冲最高值；将成形脉冲送到采样保持电路；所述采样保持电路由一个模拟开关和一个电容组成，当保持信号Hold无效时，模拟开关一直处于导通状态，电容上的电压就是成形电路的输出电压，当保持信号Hold有效时，模拟开关未断开状态，电容上的电压保持不变；所述电压缓冲区包括：比较电路、模拟多路复用器和差分模拟电流输出缓冲器；所述比较电路，用于将电压值与门限值进行比较，若超过门限值则向主控电路输出数据采集的触发信号；所述模拟多路复用器，用于在接收到主控电路的控制读数信号shift_in_b后，将电压切换到差分模拟电流输出缓冲器；所述差分模拟电流输出缓冲器，用于产生和输出差分后的电流值，该电流值大小正比于硅微条阵列探测器输入的电荷值。3.根据权利要求2所述的硅微条探测器读出电路，其特征在于，所述后端数据获取电路包括：差分电流转模拟电压子电路和模拟电压转数字子电路；差分电流转模拟电压子电路包括两个反馈电阻和一个减法器，两个反馈电阻将差分后的电流值转化成差分电压，经过减法器转化为单端电压，输出至模拟电压转数字子电路；模拟电压转数字子电路包括：模数转换ADC，用于将模拟电压转换为数字量；模数转换ADC的功耗为100mW，采样率为220KHz，分辨率为16bit，在+5V...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，徐婉秋，白超平，张帅，孙越强，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：