A Mixed-Signal Large Dynamic Range Front-End ASIC for High Capacitance Detectors
本文介绍了一种64通道混合模式专用集成电路，适用于大动态范围、高电容（可达几百pF）的粒子探测器。每个通道都有一个用于信号放大和滤波的模拟前端，以及一个用于数字化和存储信号信息的混合信号后端。模拟部分包括一个基于稳压共栅（RCG）输入级的低输入阻抗可编程增益前置放大器、两个针对时间和能量测量进行优化的整形器。后端部分主要包括鉴别器、TDC和ADC，它们用于处理信号并对输入信号中的到达时间和电荷进行编码，并具有全数字输出。前端的可编程增益（高达400 fC输入动态范围）和多功能后端允许读取不同的气体探测器，如GEM、MicroMEGAS和MWPC。该ASIC的设计事件速率高达100 kHz每通道和功耗小于9 mW/通道，已在110 nm CMOS工艺制造。
2019-08-03 physics.ins-det
The Analog Front-end for the LGAD Based Precision Timing Application in CMS ETL
CMS端盖定时层（ETL）中基于低增益雪崩检测器（LGAD）的精密定时应用的模拟前端已在65 nm CMOS小型ASIC ETROC0中原型化。作为ETL读出芯片（ETROC）的第一个原型，ETROC0旨在研究和演示模拟前端的性能，目标是使用LGAD实现每次命中40至50 ps的时间分辨率（因此，每个磁道有两个探测器层命中时，每个磁道达到约30 ps）。ETROC0由前置级和后置级组成，用于放大LGAD信号并生成包含到达时间和超过阈值时间信息的数字脉冲。本文将重点介绍导致ETROC前端架构选择的设计考虑因素、构建模块的关键设计特性以及使用LGAD仿真数据评估和优化前端设计的方法。ETROC0原型芯片已广泛使用电荷注入测试和测量的性能与模拟吻合。初始束流测试结果也被提出，与时间分辨率约为33 ps的观察到的波形分析和约41 ps的的脉冲分析。ETROC0芯片的一个子集也已通过X射线测试，总电离剂量为100 MRad，未观察到性能下降。
2020-12-28 hep-ex physics.ins-det
Status of the CALICE analog calorimeter technological prototypes
CALICE合作目前正在为未来的线性对撞机探测器开发电磁和强子量能器的工程原型。该检测器被设计用于基于粒子流的事件重建。特别是，量热计的电磁和强子簇射的个别重建和分离进行了优化。它们被认为是分别带有钨和钢吸收体的取样量热计。两种电磁量热计正在开发中，一种是基于硅的有源层，另一种是基于MPPC读出的闪烁体条带，允许高度颗粒化的读出。模拟强子量能器是基于同样由硅光电倍增器单独读出的叠片。多通道、自动触发的前端芯片集成在热量计的有源层中，旨在实现最低功耗（功率脉冲）。建造这些原型的目的是证明建造和操作具有完全集成的前端电子设备的探测器的可行性。这些原型的概念和工程状态报告在这里。
2012-09-12 physics.ins-det
The WA105-3x1x1 m3 dual phase LAr-TPC demonstrator
双相液氩时间投影室（LAr TPC）是中微子探测的最新技术，这要归功于其卓越的3D跟踪和量热性能。它的主要特点是在氩气中进行电荷放大，从而提供优异的信噪比。在液态氩中产生的电子被提取到气相中。在这里，基于大型电子倍增器检测器的读出平面提供电荷的放大，然后将其收集到具有条带读出的阳极上。电荷放大使得能够构建具有可调增益、优异的电荷成像性能和对低能量事件的增加的灵敏度的完全同质的巨型LAr-TPC。WA 105合作项目采用分阶段的方法，正在建造一个活性体积为3x 1x 1 m3的双相LAr-TPC，不久将用宇宙射线进行测试。其建设和运营旨在测试该技术关键方面的可扩展解决方案：非抽空罐中的超高氩气纯度，几平方米规模的大面积双相电荷读出系统，以及可访问的冷前端电子设备。去年完成了TPC主机24立方米低温恒温器的一个里程碑。这是CERN建造的第一个基于膜技术的低温恒温器，因此也是实现即将到来的protoDUNE探测器的重要一步。3x 1x 1 m3双相LAr-TPC将在中描述，我们将报告最新的施工进度。
2016-11-17 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
The BTeV RICH Front End Electronics
我们报告的设计和测试的新型混合模拟和数字前端ASIC定制的单光子探测器考虑的BTeV丰富的系统。的关键功能进行审查，以及使用电子台架试验和梁的研究取得的成果。
2005-03-29 hep-ex physics.ins-det
Design of Prototype Front-end Digital Module for Direct Dark Matter Detection based on LAr
液态氩（LAr）具有约40光子/keV的高光产额，是直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMP）的有吸引力的目标，WIMP是很有动机的银河系暗物质候选者。研究了一种光电倍增管闪烁读出的LAr暗物质探测器的前端电子学设计，该探测器具有输入动态范围为5 pC ~ 1 nC，分辨力高，可分辨出单个光电子的特点。本文介绍了电子学的重要组成部分--前端数字模块（FDM）的设计。样机采用14位1-GSPS模数转换器（ADC），并在实验室进行了性能测试（如有效位数为10.40 bits@298 MHz）。此外，该原型FDM已经与LAr探测器进行了合作测试，并给出了测试结果。
2018-06-25 physics.ins-det
Front-end electronics and data acquisition system for a multi-wire 3D gas tracker
介绍了多丝漂移室（MWDC）读出前端电子学和数据采集系统的设计与实现。除了传统的漂移时间测量，系统提供了沿导线利用电荷分配技术的命中位置。该系统由前置放大器、模拟和数字板组成，通过以太网接口将数据发送到后端计算机。数据记录软件可对接收到的数据进行格式化，并可轻松访问数据分析软件。使用专门设计的前置放大器和峰值检波器，可以对低电阻信号线进行电荷分割读出。研究了电荷分配电路对漂移时间测量的影响，并在专门的离线测试中评估了电子系统的整体性能。
2015-09-21 physics.ins-det
Development of a High Rate Front-end ASIC for X-ray Spectroscopy and Diffraction Applications
我们开发了一种新的前端专用集成电路（ASIC）的升级Maia X射线微探针。ASIC仪器32个可配置的前端通道，其执行正或负电荷放大、脉冲整形、峰值幅度和时间提取以及缓冲模拟存储。在增益为3.6 V/fC、峰值时间为1 $μ$ s、温度为248 K的条件下，分别测量了有和没有SDD传感器的13电子和10电子均方根的电子分辨率。用$^{55}$ Fe源在5.9 keV下获得了170 eV的光谱分辨率。信道线性度优于$\pm$ 1%，速率能力高达40 kcps。ASIC采用商用250 nm工艺制造，占地面积为6.3 mm x 3.9 mm，静态功耗为167 mW。
2019-05-13 physics.ins-det
Analog electronics for beam instrumentation
模拟前端电子学在束流仪器中的任务是优化仪器提供的信号的有用信息内容。它必须抑制对测量量没有贡献的信号分量。它必须进行滤波，以限制带宽和可能的动态范围，从而放松对后续处理阶段的要求。它必须尽量减少噪音，抑制干扰，并使信号与传输介质和数字采集设备相匹配。由于电路必须经常在放射性区域工作，重点是无源电子设备。
2020-05-15 physics.acc-ph 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
Compensation of front-end and modulation delays in phase and ranging measurements for time-delay interferometry
针对 LISA 中星载模拟延迟未知且易漂移的问题，提出一种基于接收机最小功能增加的地面与在轨校准方法，通过校准测量和数据处理抑制 TDI Michelson 变量中的延迟，仿真表明地面校准可改善约一个数量级，在轨重校准可再提升一个数量级。
2024-01-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Design and Implementation of a Compact Analog Constant Fraction Discriminator for High-Resolution Timing in Gamma-Ray Spectroscopy
本研究设计了一款集成16个分立模拟恒比甄别器的紧凑型γ能谱定时前端卡，采用极简无运放的射频晶体管加LVDS接收器方案，兼顾成本与精度，适用于核寿命测量的PMT信号读出。
2024-11-01 hep-ex physics.ins-det
Towards new Front-End Electronics for the HADES Drift Chamber System
在未来FAIR SIS-100加速器上运行HADES对DAQ和电子设备的速率能力提出了挑战。一个新的，更强大的版本前端电子需要建立的HADES漂移室系统。由于先前使用的ASD-8模拟读出ASIC不可用，因此在包括射束测试在内的不同情况下，将PASTTREC（PANDA吸管读出ASIC）作为ASD-8的替代品进行测试。PASTTREC比ASD-8的时间精度低20%，但在w.r.t.信号电荷测量和整体操作稳定性。在HADES漂移单元的3D GARFIELD模拟中，对作为到感测线的距离的函数的测量时间精度进行建模。
2018-10-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Prototype Front-end ASIC for Silicon-strip Detectors of J-PARC Muon g-2/EDM Experiment
我们报告的J-PARC Muon g-2/EDM实验的硅条探测器的前端ASIC的发展。本实验旨在精确测量μ子反常磁矩和电偶极矩，探索标准模型之外的新物理。由于μ子衰变产生的正电子的时间和动量是实验中的关键信息，因此对作为正电子跟踪器的硅条探测器提出了快速响应和高粒度的要求。因此，要求读出ASIC耐受每条带1.4MHz的高命中率，并且具有以5 ns时间分辨率持续40 μ s的时间段的深存储器。为满足实验要求，采用Silterra 180 nm CMOS工艺设计了模拟ASIC原型。在评价试验中，时间步行达到0.8~ns，具有足够的6~ MIP的动态范围和45~ns的脉冲宽度用于1个MIP事件。本文讨论了该专用集成电路的设计细节和性能。
2019-01-29 hep-ex 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
