A mixed-signal ASIC for the readout of Gas Electron Multiplier detectors design review and characterization results
TIGER（Turin Integrated Gem Electronics for Readout）是一种混合模式前端ASIC，用于读取北京BEPCII进行的BESIII实验的新内部跟踪探测器。该探测器计划在2018年升级期间安装，并具有创新的三层三CGEM（圆柱形气体电子倍增器），具有模拟读数。ASIC包括64个通道，每个通道都具有双分支架构，以提取和验证输入信号的时间戳和电荷。到达时间由一组基于模拟插值技术的低功率TDC提供，而电荷测量则从超过阈值的时间信息或信号峰值幅度的10位数字化获得。该ASIC采用110 nm CMOS工艺制造，输入电容约为100 pF，输入动态范围为1至50 fC，功耗为10 mW/通道，持续事件速率为60 kHz/通道。
2019-03-13 physics.ins-det
Status of ASIC readout for electromagnetic calorimeter
高能粒子物理学的下一代实验将是TeV级电子和正电子的国际直线对撞机。该实验的目的是寻找希格斯粒子并测量其性质。物理计划要求探测器具有高性能。其中一个中心探测器是电磁量能器，用来测量高能光子的能量和位置。细粒度和紧凑性带来了使用Si-W取样探测器。由于高粒度，电磁量热计将包括$10^8$读出单元的数量级。最新研制的36通道ASIC原型芯片将用于硅钨ECAL的读出。性能研究将讨论与ECAL原型开发的ASIC读出，使用脉冲发生器。
2012-10-18 hep-ex physics.ins-det
A Low-Power, Low-Latency, Dual-Channel Serializer ASIC for Detector Front-End Readout
在本文中，我们提出了一个双通道串行器ASIC，LOCx 2，其引脚兼容的备份，LOCx 2 -130，探测器前端读出。LOCx 2采用0.25 μ m硅蓝宝石CMOS工艺制造，每个通道的工作速率为5.12 Gbps，而LOCx 2 -130采用130 nm体CMOS工艺制造，每个通道的工作速率为4.8 Gbps。LOCx 2的功耗和传输延迟分别为900 mW和27 ns，LOCx 2 -130的相应仿真结果分别为386 mW和38 ns。
2020-09-14 physics.ins-det
Reusable Verification Components for High-Energy Physics readout ASICs
CERN（欧洲核子研究组织）
本文提出了一组可重用的验证组件，用于高能物理读出ASICs的验证任务，包括时钟生成、复位处理和故障注入等。
2026-01-23 hep-ex physics.ins-det
Design flow for readout ASICs in High-energy Physics experiments
在大规模高能物理实验中，多通道读出专用集成电路（ASIC）得到了广泛的应用。用于此类实验的ASIC是复杂的系统，通常包括模拟和数字构建模块。这种ASIC中的复杂性和大量通道需要适当的方法来设计。介绍了高能物理专用集成电路的混合信号设计流程。该流程在CBM实验μ子室读出ASIC原型的开发中成功实现。该方法已在UMC CMOS MMRF 180 nm工艺中得到验证。该设计流程可以在不同层次上分析混合信号系统的操作：功能，行为，原理图和布局后，包括寄生元件。建议的设计流程可以减少仿真周期，并消除功能不匹配的设计的早期阶段。
2018-03-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Irradiation test on FD-SOI Readout ASIC of Pair-monitor
我们制作了一个读出ASIC与全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）技术的对监测。成对监视器是一个硅像素设备，用于测量国际直线对撞机的光束轮廓。它利用了由聚束碰撞产生的大量电子-正电子对的定向分布，并且需要耐受大约几兆拉德/年的辐射剂量。辐照可能导致SOI的埋氧层积累电荷，从而干扰预期功能。因此，我们进行了广泛的原型ASIC上的辐照测试，结果在本文中描述。
2010-06-22 hep-ex physics.ins-det
Design and testing of an sTGC ASIC interface board for the ATLAS New Small Wheel upgrade
ATLAS实验将用新的小轮探测器（NSW）取代目前的小轮探测器，旨在提高高亮度LHC端盖区域的μ子触发和精确跟踪性能。小条带薄间隙室（sTGC）是此次升级中使用的两种新探测器技术之一。sTGC检测器需要一些定制设计的ASIC。我们设计了一个sTGC ASIC接口板来测试ASIC到ASIC的通信，并验证整个系统的功能。搭建了具有最终读出系统的测试平台，并首次展示了整个sTGC读出链。在读出链中的关键参数进行了讨论，并显示结果。
2021-10-24 physics.ins-det
Evaluation of a front-end ASIC for the readout of PMTs in large dynamic range
大型高空空气簇射观测站项目是为了调查和研究宇宙射线而提出的。在LHAASO计划中，水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是寻找γ射线源的主要探测器之一。采用GlobalFoundry0.35 μ mCMOS工艺，研制了一种用于WCDA中光电倍增管（PMT）读出的电荷-时间转换器（QTC）专用集成电路。本文重点对这种前端读出ASIC的性能进行评估。测试结果表明，在大输入信号下，时间分辨率优于400 ps，电荷分辨率优于1%，在1光电（P.E.）下，电荷分辨率优于15%。都超出了应用要求。此外，该ASIC具有弱的环境温度依赖性、低的输入速率依赖性和高的通道间隔离。
2015-02-05 hep-ex physics.ins-det
A multichannel front end ASIC for PMT readout in LHAASO WCDA
在大动态范围内进行时间和电荷测量，从1个光电（P.E.）4000 P.E.水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射天文台（LHAASO）的关键组成部分之一。为了简化读出电路的电路结构，设计了前端ASIC。基于电荷-时间转换方法，ASIC的输出脉冲宽度对应于输入信号电荷信息，而输入信号的时间信息通过ADC拾取，因此可以使用该ASIC和随后的时间-数字转换器（TDC）同时数字化时间和电荷信息。为了解决在以前的原型版本中观察到的通道之间的失配的挑战，这项工作提出了分析问题和优化电路的方法。采用GLOBALFOUNDRIES 0.35 μ mCMOS工艺设计和制造了一种新版本的ASIC，在每个芯片中集成了6个通道（对应于3个PMT的读出）。测试结果表明，通道之间的失配显着减少到小于20%，使用所提出的方法。时间测量分辨率优于300 ps，电荷测量分辨率在1 P.E.优于10%，4000 P.E.时为1%，符合应用要求。
2019-09-25 physics.ins-det
Development of Pair Monitor
对监测器是国际直线对撞机（ILC）的相互作用点（IP）束流剖面监测器。我们已经设计和开发的对监视器作为一个硅像素传感器，位于约400厘米，从IP。作为开发对监测器的第一步，开发了读出ASIC。本文报道了读出专用集成电路的测试结果和今后的计划。
2009-01-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Optimization and Performance Characterization of the Second Generation Fermilab Constant Fraction Discriminator Readout ASIC
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种用于AC耦合低增益雪崩探测器的第二代费米实验室常数分数判别器ASIC，通过优化设计实现了40皮秒的时间分辨率和15微米的位置分辨率。
2025-12-22 hep-ex physics.ins-det
A Prototype Scalable Readout System for Micro-pattern Gas Detectors
设计了一种可扩展的读出系统（SRS），为不同的微模式气体探测器提供了一种通用的解决方案。该系统主要由ASIC卡、适配卡和前端卡三大模块组成。安装有特定ASIC芯片的ASIC卡被设计用于接收检测器信号。适配器卡负责将来自多个ASIC卡的输出信号数字化。FEC与适配器边缘安装，具有基于FPGA的可重构逻辑和I/O接口，允许用户为不同类型的探测器选择各种ASIC卡和适配器。FEC通过现场可编程门阵列（FPGA）中的TCP处理器（SiTCP）IP核实现的千兆以太网协议传输数据。读出系统可以定制为特定尺寸，以适应实验规模和读出要求。本文以VA 140和AGET两种多通道ASIC芯片为例，验证了这种SRS结构的概念。基于此VA 140或AGET SRS，一个FEC覆盖处理512个检测器通道的8个ASIC（VA 140）卡，或处理256个检测器通道的4个ASIC（AGET）卡。更多的FEC可以组装在机箱中，以处理数千个探测器通道。
2016-02-02 hep-ex physics.ins-det
FATALIC: A novel CMOS front-end readout ASIC for the ATLAS Tile Calorimeter
本文介绍了一种新的ASIC架构，在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的高亮度阶段的ATLAS瓦热量计升级计划的背景下设计的。该架构基于耐辐射的130 nm互补金属氧化物半导体技术，嵌入了探测器信号的模拟和数字处理。ASIC的详细描述给出的动机，设计特点和模拟和测量性能。实验研究，在真实粒子束条件下的24个原型单位的基础上，为了证明作为一个可靠的前端读出电子解决方案的架构的潜力。
2018-12-11 hep-ex physics.ins-det
A detector-emulation method for realistic readout-electronics tests. A case study of VMM3a ASIC for sTGC detector
提出了一种探测器仿真方法。它允许在受控条件下测试任何具有真实探测器样信号的读出电子器件，超出了基于辐射源的任何实验的限制。它可以替代昂贵的测试梁运动，或预测其结果。探测器仿真器是探测器概念工程设计的强大工具，其能够再现任何探测器信号特征以测试电子响应。这里，该方法被应用于使用sTGC检测器仿真信号测试的VMM 3a ASIC的情况。再现了强γ背景下电荷谱和μ子探测效率的测量结果。研究了不同衰减电路的效果。
2022-02-06 hep-ex physics.ins-det
Testing of Front-End Readout Prototype ASICs Designed for WCDA in LHAASO
水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射观测站（LHAASO）的关键探测器之一，该观测站主要用于甚高伽马源探测。在WCDA中，有超过3000个光电倍增管（PMT）分散在80000平方米的水下。对于WCDA读出电子学，在从1光子电子（P.E.）4000 P.E.为了降低电子学复杂度，提高系统可靠性，提出了一种基于专用集成电路（ASIC）的读出方案。设计并测试了两个原型ASIC。第一个ASIC集成了用于电荷测量的放大和整形电路以及用于时间测量的鉴别电路。整形后的信号被进一步馈送到第二ADC ASIC，而来自ADC的输出信号由基于FPGA的时间数字转换器（TDC）数字化。测试结果表明，时间分辨率优于250 ps RMS，电荷分辨率优于10%，4000 P.E.时为1%。符合LHAASO WCDA的要求。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
PETAT -- An ASIC for Simple and Efficient Readout of Large PET Scanners
本文介绍最新一代PETA读出ASIC，通过无FPGA的分层串行读出、时间排序数据流和串行供电架构，简化大型PET扫描仪的电子学设计并降低供电压降与功耗。
2024-12-03 physics.ins-det physics.med-ph
Lab and Beam Tests of a SiPM-readout ASIC with a Large Dynamic Range
针对未来希格斯工厂高粒度晶体ECAL的大动态范围读出需求，对商用ASIC MPT2321开展实验室及束流测试，验证了其良好信噪比与大动态范围的应用潜力。
2025-05-22 hep-ex physics.ins-det
Performance of resistive MPGDs with pad readout coupled to VMM3a ASIC
本研究比较了Micromegas、RPWELL和$μ\mathrm{-RWELL}$三种电阻式MPGD技术配合VMM3a读出的性能，发现所有探测器效率均超96%，且各技术在不同实验条件下具有独特优势。
2025-11-02 physics.ins-det
Investigation of ASIC-based signal readout electronics for LEGEND-1000
LEGEND是一个大型的无中微子$ββ$衰变的浓缩锗实验，是一个吨级的实验计划，以前所未有的灵敏度寻找同位素$^{76}$ Ge中的无中微子双β（$0νββ$）衰变。在低背景$^{76}$ Ge基GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR实验成功的基础上，LEGEND合作的目标是在大约$10\,\text{t}\cdot\text{yr}$暴露的情况下，在衰变半衰期上超过$10^{28}\,$年的信号发现灵敏度。靠近探测器的信号读出电子设备通过降低电子噪声和提高脉冲形状分析能力以抑制背景，在最大化实验发现灵敏度方面发挥着重要作用。然而，这种接近性也对电子设备的辐射安全性提出了独特的挑战。专用集成电路（ASIC）技术允许将整个电荷敏感放大器（CSA）实现到单个低质量芯片中，同时改善电子噪声并降低功耗。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC CSA，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。我们表明，低噪声水平和优异的能量分辨率，可以获得这种读出。此外，我们证明了脉冲形状歧视技术减少背景事件的可行性。
2020-07-03 physics.ins-det
Results on Proton-Irradiated 3D Pixel Sensors Interconnected to RD53A Readout ASIC
测试光束的结果与三维像素传感器凸点键合到RD 53 A原型读出ASIC的报告。FBK（意大利）和IMB-CNM（西班牙）的传感器在质子辐照前后进行了测试，质子辐照的当量通量约为$1$ $\times$ $10^{16}$ $\text{n}_{\text{eq}}$ cm $^{-2}$（1 MeV当量中子）。这是第一次将单个收集电极细间距3D传感器照射到这样的注量凸点结合到细间距ASIC。对所收集数据的初步分析表明，在高能质子辐照后，所测试传感器的命中检测效率没有下降，这证明了3D像素传感器具有优异的辐射耐受性。因此，它们将是HL-LHC实验最内层极端辐射环境的优秀候选者。
2019-08-29 physics.ins-det
A Sub-electron-noise Skipper-CCD Readout ASIC with Improved Channel-to-channel Isolation and an Integrated Cryogenic Voltage Reference
Instituto Balseiro（巴尔塞罗研究所）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología INN (CNEA-CONICET)（纳米科学与技术研究所（CNEA-CONICET））；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学）；Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)（国家原子能委员会）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）
本文提出一种改进通道间隔离的跳过型CCD读出ASIC，采用65nm低功耗CMOS工艺，通过双斜积分器实现相关双采样信号处理链，实现从室温到84K的低温工作，改进性能并集成低温电压参考。
2026-03-19 physics.app-ph physics.ins-det
Design and first tests of the Gotthard-II readout ASIC for the European X-ray Free-Electron Laser
Gotthard-II是一种电荷积分微带探测器，用于使用5 keV - 20 keV硬X射线的自由电子激光实验和诊断。由于其出色的单光子灵敏度、大动态范围以及突发模式下4.5 MHz的高帧率，其潜在的科学应用包括X射线吸收/发射光谱、硬X射线高分辨率单次发射光谱（HiREX）、光束诊断以及像素探测器的否决信号生成。Gotthard-II ASIC采用UMC-110 nm工艺设计和制造。最后的ASIC设计和性能方面的噪声，线性度，动态范围，通道之间的耦合和速度将讨论的文件。此外，还首次测量了标准铜样品的X射线吸收谱。Gotthard-II在使用能量色散X射线的实验中的性能已经得到证明。
2021-03-29 physics.ins-det
Design and Performance of a Custom ASIC Digitizer for Wire Chamber Readout in 65 nm CMOS Technology
我们提出了一个原型ASIC数字化仪的设计和性能集成线室读出，实现在65 nm的商业CMOS技术。4通道原型的每个通道由两个16位时间数字转换器（TDC）、一个8位模数转换器（ADC）、一个前端ADC和整形器以及支持各种数字化链的数字和模拟缓冲器组成。该原型具有多路复用数字后端，可执行状态机，分发控制和定时信号，并缓冲串行输出数据。实验室台架测试测量的绝对TDC分辨率在74 ps和480 ps之间，随着绝对延迟而增长，相对时间分辨率为19 ps。由于时钟信号和电源或参考电压之间的串扰，分辨率异常值可见。校准后，ADC显示出良好的线性度和噪声性能，有效位数为6.9。在正常工作条件下，电路每通道功耗为32 mW。讨论了解决分辨率漂移和拖尾的潜在设计改进。
2015-03-02 physics.ins-det
Front-end ASIC for Spectroscopic Readout of Virtual Frisch-Grid CZT Bar Sensors
紧凑型多通道辐射探测器依靠低噪声前端专用集成电路（ASIC）实现高光谱分辨率。在这里，一个新的ASIC开发读出虚拟弗里希栅碲锌镉（VFG CZT）探测器的γ射线光谱。对应于检测器中的每个电离事件，ASIC测量与检测器阵列中的每个传感器相关联的阳极、阴极和四个垫感测电极处的振幅和定时。ASIC由52个通道组成，其中有4个阴极通道和48个通道，这些通道可以被配置为具有250 mV基线的阳极通道或焊盘感测通道以处理具有1.2 V基线的感应信号。静态功耗为3 mW，每个通道执行低噪声电荷放大、高阶整形、峰值和定时检测以及模拟存储和多路复用。对于3 MeV范围内大于8 fC的电荷，总体通道线性度优于$\pm$ 1%，定时分辨率低至700 ps。通过连接并偏置的6 mm x 6 mm x 20 mm虚拟弗里希栅条传感器的4 x 4阵列，测量了3.2 MeV范围内高达100 fC的电荷的$\approx$ 270 rms $e^{-}$的电子分辨率。用3D校正技术获得的光谱测量结果表明，在238 keV和662 keV下的分辨率分别为1.8%FWHM和0.9%FWHM。
2019-04-02 physics.ins-det
LUCAS: A CMOS-Based Fast Readout ASIC for Silicon Photomultipliers -- Measurement and Performance Evaluation
本文提出并评估了用于ToF-CT中SiPM读出的低功耗、超低抖动ASIC LUCAS，通过低输入阻抗电流模式前置放大器设计，在3.2 mW/通道下实现201 ps FWHM的SPTR，显著提升高分辨率ToF-CT成像的时间分辨率并降低功耗。
2025-02-04 eess.SP physics.ins-det
Prototype of a front-end readout ASIC designed for the Water Cherenkov Detector Array in LHAASO
大型高空空气簇射天文台正处于研发阶段，水切伦科夫探测器阵列是其中的重要组成部分。光电倍增管的信号从单个光电子到4000个光电子不等，需要高精度的电荷和时间测量。为了简化信号处理链，采用了电荷-时间转换方法。采用Chartered 0.35 μ mCMOS工艺设计并制作了前端读出ASIC原型，该原型集成了时间分辨功能，并将输入电荷信息转换为脉冲宽度。使用时间数字转换器，可以同时将时间和电荷数字化。我们对该芯片进行了初步测试，结果表明，在整个动态范围内，时间分辨率优于0.5ns（1~ 4000个光电子，对应0.75 ~ 3000 pC，阈值为0.188 pC）;在大输入幅度（500 ~ 4000个光电子）下，电荷分辨率优于1%，在1个光电子输入幅度下，电荷分辨率仍优于15%，超出了应用要求。
2019-07-05 physics.ins-det
Application of the VMM ASIC for SiPM-based calorimetry
本文提出基于VMM3a ASIC的双增益SiPM读出系统，并通过256通道原型与FoCal-H高能强子测试束验证其在高计数率环境下的能量测量能力。
2024-06-18 physics.ins-det
Multi-Blade detector with VMM3a-ASIC-based readout: installation and commissioning at the reflectometer Amor at PSI
本文介绍第四台基于硼-10的 Multi-Blade 中子探测器在 PSI 的 Amor 反射仪上的安装与调试，其采用与 ESS 等效的 VMM3a ASIC 读出链路，为 ESS 未来部署积累经验。
2024-03-18 physics.ins-det
Development, Configuration and Performance Characterization of a Scalable BETA ASIC-Based Readout System for Multi-Channel SiPM Detectors
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Science（中国科学院紫金山天文台）
该研究开发了基于BETA ASIC的可扩展读出系统，经测试其性能满足星载多通道SiPM探测器要求，可用于HERD任务的FIT探测器。
2026-08-31 astro-ph.IM physics.ins-det
Characterization of TOF-PET Detectors Based on Monolithic Blocks and ASIC-Readout
这项工作的目的是显示耦合到大型SiPM阵列的单片晶体的潜在能力，被认为是PET扫描仪实现飞行时间（TOF）功能的检测器块。单片块允许解码3D光子撞击位置。这种方法与TOF信息一起，在使用典型环配置的临床正电子发射断层成像（PET）应用中具有很高的意义。在这篇手稿中，我们评估了一个基于ASIC的读出数字化来自模拟光电传感器的所有信号。一对一耦合的验证结果导致202 ps FWHM的重合时间分辨率（CTR）。然而，当使用基于单片晶体的检测器时，提供定时分辨率是具有挑战性的。闪烁光在光电传感器上的广泛分布导致差的SNR，这使得系统对错误触发和时间游走误差敏感。在这个方向上，我们提出了一种校准方法，旨在纠正所有记录的时间戳，并补偿所有通道之间的时间路径的变化。此后，对于所有测量，观察到接近45%的CTR改善。此外，我们展示了一种新的方法，该方法描述了使用平均方法来为每个伽马影响分配单个时间戳。这种方法导致CTR在100 ps FWHM范围内的进一步改善，当使用耦合到8x8 SiPM（6x6 mm2）阵列的大的50x50x10 mm3 LYSO闪烁体时，达到585 ps FWHM的时间分辨率。这些试点研究显示了使用单片放大器时探测器关于TOF信息的能力。
2018-06-22 physics.ins-det
Towards MPGDs with embedded pixel ASICs
本文提出将像素ASIC（Timepix4）嵌入微结构气体放大级，展示了GEMPix4探测器的首批X射线图像结果，并提出了“硅读出板”概念以扩展其在高能物理中的应用。
2024-12-22 physics.ins-det
Development of front-end readout electronics for silicon strip detectors
研制了硅条探测器前端读出电子学系统。该系统采用专用集成电路（ASIC）ATHED来实现多通道电测。ASIC芯片的慢速控制通过并口实现，ASIC芯片的时序控制信号由CPLD提供。数据采集采用PXI数据采集卡实现。系统软件在Windows XP操作系统下使用LabWindows/CVI开发，具有友好的用户界面。测试结果表明，在5.48MeV的α能量下，系统的能量分辨率约为1.22%，最大通道串扰为4.6%。该系统性能可靠，适用于核物理实验。
2011-06-10 hep-ex physics.ins-det
Dose rate dependence of TID damage to 65 nm CMOS transistors in X-ray irradiations of the ATLAS ITk Pixel ASIC (ITkPix)
针对ATLAS ITk升级用耐辐射像素读出芯片的需求，研究了65 nm CMOS工艺ITkPix ASIC中环形振荡器的TID损伤剂量率依赖性，发现低剂量率下损伤更显著，且与晶体管尺寸类型相关。
2024-04-17 physics.ins-det
Development of signal readout electronics for LEGEND-1000
大型浓缩锗无中微子$ββ$衰变实验（LEGEND）是一个未来的吨级实验计划，将以前所未有的灵敏度在同位素$^{76}$ Ge中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。为了在数据采集约10年后，在超过$10^{28}\,$年的半衰期达到预计的发现灵敏度，在无背景环境中操作至关重要。这可以通过使用诸如专用集成电路（ASIC）技术的高度集成的读出电子器件来支持。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC电荷敏感探测器，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。
2019-11-18 physics.ins-det
An Analogue Front-End ASIC Prototype Designed For PMT Signal Readout
大型高空空气簇射观测站（LHAASO）是为探测高能伽马射线和宇宙射线而设计的。本文提出了一种对几百GeV以上的γ射线簇射敏感的水切伦科夫探测器阵列，用于探测γ射线源。WCDA由3600个光电倍增管（PMT）组成，它们收集由水中簇射粒子产生的切伦科夫光。高精度的时间和电荷测量都需要在一个大的动态范围内从1光电子（P.E.）4000 P.E.采用Chartered 0.35 μ mCMOS工艺设计了一个模拟前端专用集成电路（ASIC）原型，用于读出WCDA中的PMT信号。该ASIC采用前沿鉴别和RC 4整形结构，结合后续的时间-数字转换器（TDC）和模数转换器（ADC），可以测量PMT信号的到达时间和电荷。初步测试结果表明，在1P.E.时，时间分辨率优于350 ps，电荷分辨率优于10%。在大输入信号（300 P.E.）下，优于1%。到4000 P.E.）。此外，该ASIC具有较小的通道间串扰和较低的环境温度依赖性。
2015-10-03 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Development of a Low-noise Front-end ASIC for CdTe Detectors
我们提出了我们最新的ASIC，这是用于碲化镉双面条探测器（CdTe DSD）的读出和高光谱成像。它采用0.35 um CMOS技术（X-Fab XH 035）实现，由64个读出通道组成，并具有为每个通道同时执行AD转换的功能。在未将ASIC连接到任何探测器的情况下，测得的等效噪声电荷为54.9 e- +/- 11.3 e-（rms）。从光谱测量使用碲化镉单面带探测器，1.12 keV（FWHM）的能量分辨率获得在13.9 keV，和光子的能量从6.4 keV到122.1 keV的检测。基于实验结果，我们提出了一种新的低噪声读出架构，利用摆率限制模式的整形器，其次是一个峰值检测电路。
2020-09-01 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
FERS-5200: a distributed Front-End Readout System for multidetector arrays
FERS-5200是用于大型探测器阵列的新型CAEN前端读出系统。它是一个紧凑、分布式和易于部署的解决方案，集成了基于ASIC的前端、A/D转换、数据处理、同步和读出。使用适当的前端，该解决方案完美地适合各种探测器，如SiPM，多阳极PMT，GEM，硅带探测器，线室，气体管等。FERS系列的第一个成员是A5202单元，一个64通道SiPM读出卡，基于Weeroc SaS的CITIROC ASIC。集中器板DT 5215可以一次管理多达128个卡的读出，即A5202的8192个读出通道。
2020-10-29 nucl-ex physics.ins-det
Timespot1: A 28nm CMOS Pixel Read-Out ASIC for 4D Tracking at High Rates
我们提出了第一次的Timespot 1，在CMOS 28纳米技术设计的ASIC的表征结果，具有$32 \times 32$像素矩阵的间距为$55 ~ μm$。Timespot 1是第一个小尺寸原型，旨在读出细间距像素，单次击中时间分辨率低于$50 ~ ps_\text{rms}$，输入速率为每像素数百千赫兹。这样的实验条件将是下一代高光度对撞机实验的典型条件，从LHC运行5开始。ASIC的每个像素包括电荷放大器、ADC和时间-数字转换器，时间-数字转换器具有表示为$22.6 ~ ps_\text{rms}$的时间分辨率和$3 ~ MHz$的最大读出速率（每像素）。为了尊重系统级约束，定时性能已经被获得，保持每像素的功率预算低于$40 ~ μW$。ASIC已经在实验室中进行了测试和表征，涉及时间分辨率，功率预算和可持续速率方面的性能。ASIC将在匹配的$32 \times 32$像素传感器矩阵上进行杂交，并将在实验室中的激光束和最小电离粒子下以及在测试光束下进行测试。在本文中，我们提出了一个描述的ASIC操作和第一个结果从表征测试有关其性能。
2022-12-22 physics.ins-det
LTARS: Analog Readout Front-end ASIC for Versatile TPC-applications
我们设计了一个多功能的模拟前端芯片，称为LTARS，TPC的应用，主要针对双相液体Ar-TPC的中微子实验和负离子$μ$ -TPC定向暗物质搜索。低噪声性能和宽动态范围是读出TPC读出通道上感应的信号的两个要求。开发目标之一是建立在低温操作下的模拟处理电路，这些电路以功能块为基础设计为可重复使用的IP（知识产权）。该ASIC采用Silterra 180 nm CMOS工艺实现，具有16个读出通道。在室温下进行了性能测试，结果表明，当探测器电容为300 pF时，等效噪声电荷为2695 $\pm$ 71 e $^-$（rms），室温下在10%积分非线性范围内，低增益模式下动态范围为20--100 fC，高增益模式下动态范围为200--1600 fC。我们还测试了在液体Ar温度下的性能，并发现随着更长的整形时间的噪声水平的恶化。基于这些结果，我们还讨论了一个独特的模拟方法，为未来的冷电子发展。该方法适用于低温电子器件的设计。
2020-08-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
LOCld65, A Dual-Channel VCSEL Driver ASIC For Detector Front-End Readout
介绍了一种用于探测器前端读出的双通道垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动芯片LOCld 65的设计和测试结果。LOCld 65采用商用65 nm CMOS技术设计，电源为1.2 V。LOCld 65包含两个结构相同的独立通道，两个通道共享一个I2C从机。每个通道由一个输入放大器、四级限幅放大器（LA）、一个高电流输出驱动器和一个偏置电流发生器组成。为了扩展带宽，输入放大器使用电感峰化技术，而LA使用共享电感峰化技术。输入放大器和输出驱动器均采用连续时间线性分频器（CTLE）。LA采用主动反馈。调制电流、偏置电流、CTLE的峰值强度和LA的反馈强度可通过I2C接口进行编程。为了防止辐射损坏，I2C从机采用三重模块冗余。LOCld 65的每个通道都经过测试，在VCSEL电压为3.3 V和2.5 V时，工作速率高达14 Gbps，典型功耗（包括VCSEL）分别为68.3 mW/通道和62.1 mW/通道。LOCld 65可耐受4.9 kGy（SiO2）。LOCld 65是HL-LHC升级应用中单通道或双通道光发射机中串行器-并行器ASIC lpGBT的理想匹配器件。
2018-06-22 hep-ex physics.ins-det
Investigations on ASIC for Triple-GEM Detectors
本文的主要目的是研究APV 25和VMM 3a读出芯片在Triple-GEM探测器前端读出系统中的性能。对于APV 25，信噪比（SNR）估计值为84.29 +/- 0.12。对于VMM 3a，芯片的噪声特征在于在整个参数空间中的等效噪声电荷（ENC）以及输入电容的增加。对于最高的VMM增益和峰值时间设置，计算出的ENC约为300电子+8电子/pF。最后，基于噪声对两种芯片进行了比较，同时还准备了使用VMM读出的未来宇宙学测量的设置，以便也导出VMM SNR比。
2022-06-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
IDeF-X HD: a CMOS ASIC for the readout of Cd(Zn)Te Detectors for space-borne applications
IDEF-X HD是一款具有自触发功能的32通道模拟前端，针对16 x 16像素CdTe或CdZnTe像素化探测器的读出进行了优化，以构建低功耗微伽马相机。IDEF-X HD采用标准AMS CMOS 0.35微米工艺技术设计。它的功耗是每通道800微瓦。由于通道内可调增益级，ASIC的动态范围可扩展至1.1 MeV。当没有检测器连接到芯片并且没有输入电流时，在10.7微秒峰值时间整形后实现33电子rms ENC电平。光谱测量已与碲化镉肖特基探测器进行。我们测量的能量分辨率为4.2 keV的半高宽在667 keV（137-Cs）的单像素配置。同时，我们还测量了562 eV和666 eV的FWHM分别在14 keV和60 keV（241-Am）与256小像素阵列和1.2 keV的低检测阈值。由于IDEF-X HD旨在用于天体物理学中的星载应用，因此我们评估了其辐射耐受性和对单粒子效应的敏感性。我们证明了ASIC在200 krad后仍保持完全功能，其性能没有显著下降，并且没有检测到单粒子闭锁，将线性能量转移阈值提高到110 MeV/（mg/cm 2）以上。良好的噪声性能和辐射耐受性使该芯片非常适合X射线能量鉴别和高能量分辨率。该芯片具有太空资格，并在2020年发射的太阳轨道器ESA任务上飞行。
2021-02-03 astro-ph.IM physics.ins-det
PARISROC, a photomultiplier array readout chip
PARISROC是一个完整的读出芯片，在AMS硅锗0.35微米技术，光电倍增管阵列。它是一个前端电子ASIC，允许下一代中微子实验的无源采集。这些探测器安装在百万吨级的水箱中，需要非常大的光电探测面积。由法国国家研究机构资助的一项名为PMm2的研发计划提出，将非常大的光电探测表面分割成由16个连接到自主前端电子设备的光电倍增管组成的宏像素。ASIC允许无固件采集，仅通过网络将相关数据发送到中央数据存储器。这种数据管理大大降低了这些探测器的成本。本文介绍了一种前端电子专用集成电路PARISROC，它集成了完全独立的16个通道，具有可变增益，并提供了一个12位ADC和一个24位计数器的电荷和时间测量。
2009-12-15 physics.ins-det
PARISROC, a Photomultiplier Array Integrated Readout Chip
PARISROC是一个完整的读出芯片，采用AMS SiGe 0.35微米技术[1]，用于光电倍增管阵列。它允许下一代中微子实验的无源获取，它属于法国国家研究机构（ANR）资助的研发计划，称为PMm 2：高能物理和天体粒子中使用的光电探测器阵列的创新电子[2]（参考ANR-06-BLAN- 0186）。该ASIC集成了16个独立的自动触发通道，具有可变增益，并通过Wilkinson ADC和24位计数器提供电荷和时间测量。电荷测量应从1至300个光电子（p.e.）具有良好的线性度。时间测量允许使用10 MHz的24位计数器进行粗略时间测量，并在100 ns斜坡上进行精细时间测量，以实现1 ns的分辨率。ASIC仅通过网络电缆将相关数据发送到中央数据存储器。本文介绍了前端电子专用集成电路PARISROC。
2010-01-08 physics.ins-det
GRAPH -- An readout ASIC for large MCP based detectors
本研究提出一款名为GRAPH的16通道低功耗读出ASIC，用于大型MCP基单光子成像探测器，采用新型HULA混合采样架构和感兴趣区域读取算法，实现宽范围可调采样、低死时间读出，每通道功耗约47mW。
2024-09-13 physics.ins-det physics.space-ph
Recent results of Micromegas sDHCAL with a new readout chip
未来直线对撞机的量热法可能基于粒子流方法，其中粒度是高喷射能量分辨率的关键。在不同的技术，Micromegas室与1平方厘米垫分割的强子量能器的活性介质进行了研究。一个1平方米的腔室与9216个通道读出的低噪声前端ASIC称为MICROROC最近已建成和测试。室设计，ASIC电路和初步的测试梁的结果报告。
2012-02-03 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of the TIGER front-end ASIC for the BESIII Cylindrical Gas Electron Multiplier detector
我们介绍了TIGER（Turin Integrated Gem Electronics for Readout）的设计和表征，TIGER是一种64通道ASIC，用于CGEM（圆柱形气体电子倍增器）探测器的读出，CGEM探测器是北京BEPCII进行的BESIII实验2018年升级的内部跟踪器。每个ASIC通道都有一个电荷敏感放大器耦合到一个双分支整形器级，针对时序和电荷测量进行了优化，然后是一个混合模式后端，用于提取和数字化输入信号的时间戳和电荷。到达时间由一组基于模拟插值技术的低功耗TDC提供，而电荷测量则从超过阈值的时间信息或采样保持电路获得。该ASIC采用110 nm CMOS工艺制造，设计工作电压为1.2 V，输入电容约为100 pF，输入动态范围为3 ~ 50 fC，功耗约为12 mW/通道，持续事件速率为60 kHz/通道。TIGER第一个原型的设计和测试结果显示其全部功能。
2019-03-13 physics.ins-det
Performance evaluation of GAGG(Ce)/LFS scintillator + MPPC array readout with ASIC
我们通过将两种类型的闪烁体阵列探测器与MPPC阵列相结合来构建伽马射线探测器，并通过使用挪威IDEAS制造的低功耗集成电路（ASIC）从MPPC读取信号来评估光谱性能。两种闪烁体中的一种是GAGG（Ce）（Ce掺杂的$ \rm{Gd_3Al_2Ga_3O_{12}}$）闪烁体，另一种是LFS闪烁体。闪烁体阵列的尺寸为2.5 cm $\times$ 2.5 cm，并涂有用于GAGG（Ce）的基于$ \rm{BaSO_4}$的白色涂料和用于LFS的增强型镜面反射器（ESR），但光学耦合到MPPC的一侧除外。从阵列得到的光谱受到MPPC光子饱和和相邻像素的光泄漏的影响，我们在数据分析中仔细校正了这两种影响。在20 $^\circ$ C下，662 keV的能量分辨率对于GAGG（Ce）闪烁体阵列为6.10 $\pm$ 0.04\%，对于LFS闪烁体阵列为8.57 $\pm$ 0.15\%，这与参考文献中发现的典型能量分辨率相当。能量分辨率取决于温度：能量分辨率随着温度的降低而提高。我们发现，在-20 ~ 40 $^\circ$ C范围内，MPPC的热噪声对能量分辨率的贡献可以忽略不计，能量分辨率主要取决于晶体的光产额。
2021-09-15 astro-ph.IM physics.ins-det
Progress Towards a Long Shaping-Time Readout for Silicon Strips
我们报告的LSTFE 2原型前端ASIC的发展进展，面向硅微带传感器的线性对撞机探测器的读出。我们还讨论了这种读出方案的后端数字架构的设计进展。
2005-11-04 physics.ins-det
TOFHIR2: The readout ASIC of the CMS Barrel MIP Timing Detector
本文介绍了用于CMS桶部MIP定时探测器的TOFHIR2读出ASIC，通过仿真与激光测试验证其时间分辨率在24-58 ps之间，并证明其抗辐射性能满足HL-LHC运行要求。
2024-04-01 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the CMS Endcap Timing Layer readout chip prototype with charge injection
我们提出了一个读出专用集成电路（ASIC）的CMS端盖定时层（ETL）的高亮度LHC升级与电荷注入的特性。该ASIC名为ETROC，采用65 nm CMOS技术开发，读取低增益雪崩探测器（LGAD）的16x16像素矩阵。要求ETROC的抖动贡献低于40 ps，以实现每次命中50 ps的总时间分辨率。ETROC中的模拟读出电路由前置放大器和前置放大器组成。ADC处理LGAD电荷信号，其最大可能值约为15 fC。ADC产生数字脉冲，提供到达时间（TOA，前沿）和超阈值时间（TOT，脉冲宽度）信息。ETROC（ETROC0），实现了一个单一的模拟读出电路通道的原型已与电荷注入进行了评估。模拟读出电路的抖动，从ADC的前沿测量，是优于16 ps的电荷大于15 fC的传感器电容。由不同脉冲高度引起的时间游走可以使用TOT测量来校正。时间分辨率分布具有29 ps的标准偏差后，从电荷注入的时间步行校正。在室温下，在低功耗和高功耗模式下，测量的功耗分别为每像素0.74 mW和1.53 mW。测试结果表明，该器件的功耗为每像素0.84 mW。单独使用ASIC或LGAD传感器，其表征性能满足ETL的挑战性要求。
2021-09-02 physics.ins-det
Development of a time-to-digital converter ASIC for the upgrade of the ATLAS Monitored Drift Tube detector
ATLAS μ子光谱仪的升级为高亮度LHC需要新的触发器和读出电子的各种元素的检测器。我们提出了一个时间-数字转换器（TDC）ASIC原型的ATLAS超导漂移管（MDT）探测器的设计。该芯片采用GlobalFoundries 130 nm CMOS技术制造。研究表明，其时序和功耗特性满足设计要求，48个通道的时序变化为40 ps，每个通道的功耗约为6.5 mW。
2017-08-11 physics.ins-det
The first version Buffered Large Analog Bandwidth (BLAB1) ASIC for high luminosity collider and extensive radio neutrino detectors
未来用于高亮度粒子识别和超高能中微子观测的探测器将受益于能够以具有成本效益、紧凑和低功耗的方式记录具有高模拟带宽和大记录深度的传感器元件的数字化仪。第一个版本的缓冲大模拟带宽（BLAB 1）ASIC的设计是基于从大模拟带宽记录器和数字化仪与有序读出（LABRADOR）ASIC的发展中吸取的经验教训。虽然这种LABRADOR ASIC非常成功，并形成了新一代大规模无线电中微子探测器的基础，但其有限的采样深度是一个主要缺点。设计并制作了65 k深度采样、多GSa/s工作的样机。我们目前的测试结果和未来的发展方向，这种采样技术。
2008-05-05 physics.ins-det
Development of the analog ASIC for multi-channel readout X-ray CCD camera
本文介绍了一种针对新一代X射线天文卫星ASTRO-H上的X射线CCD相机系统前端电子学设计的模拟专用集成电路（ASIC）的性能。它有四个相同的通道，同时处理CCD信号。独特的模数转换能力使我们能够构建仅输出数字信号的CCD相机主体。前端电子测试的结果是，在像素速率低于100 kHz时，它可以在=<30 uV的低输入噪声下正常工作。功耗足够低，约为150 mW/芯片。720 mV的输入信号范围涵盖了典型X射线光子计数CCD的有效能量范围（高达20 keV）。综合非线性度为0.2%，与在轨常规CCD的综合非线性度相近。我们还对总电离剂量（TID）效应和单粒子效应进行了辐射耐受性试验。用~（60）Co和质子束进行的辐照试验表明，ASIC具有足够的抗TID耐受能力，耐受剂量可达200 krad，绝对超过了在低倾角近地轨道运行期间的预期剂量。以5.2x10^8 Ion/cm 2的注量照射Fe离子不会导致单粒子闭锁（SEL），尽管存在一些可能的单粒子翻转。SEL的阈值高于1.68 MeV cm ^2/mg，这足够高，SEL事件不应该成为轨道上仪器停机的主要原因之一。
2011-02-12 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
