FPGA Design Techniques for Stable Cryogenic Operation
在本文中，我们将展示如何深亚微米FPGA可以修改，通过修改支持硬件和固件编程它在极低的温度下工作。虽然FPGA的设计工作在几个开尔文，它是可以做到这一点的凭借极高的掺杂水平在深亚微米CMOS技术节点。首先，移除不符合此要求的任何PCB组件。大多数去耦电容器类型和电压调节器在低温下表现不佳，需要一种特殊的解决方案来稳定FPGA电源电压，尤其是对于敏感应用。因此，我们设计了一个固件，强制执行一个恒定的功耗，以稳定电源电压在FPGA芯片的内部。FPGA由几米远的电源供电，导致显著的IR下降，从而导致本地电源电压波动。为了实现稳定，数字逻辑速度的变化，直接对应于电源电压的变化，不断测量和校正通过可调振荡器农场，在FPGA上实现。该方法是通用的和强大的，使无缝移植到其他FPGA系列和配置。
2017-09-13 physics.ins-det
A novel analog power supply for gain control of the Multi-Pixel Photon Counter (MPPC)
硅光电倍增管（SiPM）被认为是取代传统光电倍增管（PMT）的新型光电探测器。然而，击穿电压对环境温度的依赖性导致$\sim$ 3 $\% /^{\circ} \mathrm C$的增益变化。这严重限制了该装置在宽工作温度范围的实验中的应用，特别是在空间任务中。建立了多像素光子计数器（MPPC）增益随温度和偏置电压变化的实验装置。MPPC的增益和击穿电压对工作温度的依赖关系可以近似为线性函数，这与齐纳二极管的行为类似。击穿电压的测量温度系数为$(59.4 \pm 0.4$ mV）$/^{\circ} \mathrm C$。针对这一情况，设计了一种基于两个齐纳二极管和一个运算放大器的正温度系数模拟电源。在不同的输出电压下，所设计的电源的温度依赖性在63.65 ~ 64.61 mV/ $^{\circ} \mathrm C$之间。所设计的电源可以在$\sim$ 5~mV $/^{\circ} \mathrm C$的温度变化下对MPPC进行过电压偏置。当使用所设计的增益控制电源对MPPC进行偏置时，MPPC在2~V过电压下的增益变化从2.8 $\% /^{\circ} \mathrm C$减小到0.3 $\% /^{\circ} \mathrm C$。本文将讨论模拟电源在-42.7 $^{\circ}\mathrm{C}$到20.9 $^{\circ}\mathrm{C}$温度范围内的详…
2017-01-17 astro-ph.IM physics.ins-det
SiPM Gain Stabilization Studies for Adaptive Power Supply
本文中，我们提出了在欧洲核子研究中心的气候室的SiPM增益稳定的研究。我们目前的结果没有测试过的四个探测器，三个从滨松和一个从KETEK。其中两个Hamamatsu SiPM是具有减少串扰的沟槽的新型传感器。我们使用一个改进的读出系统与数字示波器控制一个专用的LabView程序。我们改进并自动化了分析，以处理大型数据集。我们已经测量了在固定温度下的增益与偏置电压的依赖性和在固定偏置电压下的增益与温度的依赖性，以确定稳定增益的偏置电压对温度的依赖性$V(T)$。我们表明，增益保持稳定，优于$\pm 0.5\%$在$20^\circ \rm C - 30^\circ C$的温度范围内，如果偏置电压与温度进行适当的调整。
2016-02-29 hep-ex physics.ins-det
Continually Working Multiwire Porous Detectors of Radiation
已知的多孔多丝辐射探测器的性能在脉冲电压供应模式下是稳定的。本文介绍了在恒压供电下工作的多丝多孔探测器的研究结果。实验结果表明，该探测器性能稳定，空间分辨率达到$Δx β\pm 60 μm$ .
2002-02-12 physics.data-an physics.ins-det
Development of a multi-channel power supply for silicon photo-multipliers used with inorganic scintillators
目前的研发项目的动机是基于JEDI国际合作的要求，旨在测量储存环中带电粒子的电偶极子矩（EDM）。这一实验的最重要组成部分之一将是一个专门设计的偏振计，其探测系统基于模块化无机闪烁体（LYSO晶体）量热计。热量计模块由硅光倍增器（SiPM）读出。本文介绍了一种用于旋光模块的多通道电源的开发，为SiPM提供非常稳定和干净的偏置电压。为了确保SiPM与基于晶体的热量计模块的最佳性能，并保证所需的热量计稳定性水平，电源必须满足几项质量要求。此外，它需要提供的功能，包括通过网络的遥控，输出电压的斜坡，测量和发送有关其输出电压和电流的信息，等所获得的结果表明，为JEDI旋光仪的目标得到满足。开发的硬件将是有用的基础和应用研究，医疗诊断技术和工业，其中SiPM使用的其他领域。
2020-02-05 nucl-ex physics.ins-det
A Cockcroft-Walton PMT base with signal processing circuit
设计了一种用于μ子探测器的表面贴装14针Cockcroft-Walton光电倍增管底座，该底座同时提供高压电源和信号处理。整个系统包括探测器在内均采用+5V直流电源输入，具有体积小、功耗低、便携性好等特点，很好地满足了移动工作站上电池供电的要求。详细的描述和测试结果的原型。
2016-06-02 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
Evaluation of Radiation Hardness of High-Voltage Silicon Vertical JFETs
在未来的ATLAS Inner Tracker中，每个硅条模块都将配备一个开关，能够在传感器出现故障时将高压电源与传感器分开。置于高压电源和传感器之间的开关需要在其断开状态下维持高电压，以便在接通状态下为传感器漏电流提供低电阻路径，并且辐射强度高达1.2e15 neq/cm 2，以及其他要求。虽然GAN JFET已被选为合适的抗辐射开关，但布鲁克海文国家实验室开发了硅垂直HV-JFET作为替代选择。预辐照结果表明，器件的功能和证明，硅HV-JFET满足预辐照开关的要求。为了评估辐照后的适用性，在Jozef Stefan研究所（JSI，斯洛文尼亚卢布尔雅那）对一些p型HV-JFET进行了中子辐照。本文报道了这些辐照器件的静态表征和TCAD数值模拟，用于深入了解辐照后行为的物理学。
2020-07-21 hep-ex physics.ins-det
Feasibility of high-voltage systems for a very long drift in liquid argon TPCs
本文综述了在液态氩TPC中产生漂移电场的高压系统的设计。在正在进行的实验中，系统能够近似。在长达1.5 m的长度上，对于0.5 - 1 kV/cm的漂移场，可实现100 kV。介绍了两种采用不同方法的探测器：（1）ICARUS-T600探测器，其系统由外部电源、高压馈电管和电阻式电压降能器组成;（2）ArDM-1t探测器，其在液氩体积内具有低温Greinacher高压倍增器。对于大规模的液态氩TPC，可能需要提供2MV的系统来获得大约1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 20米。通过外推现有的设计，这样一个系统的可行性进行评估。
2010-09-24 physics.ins-det
Output stages inside a negative feedback loop: application to a low-voltage three-phase DC-AC converter for educational purposes
本文提出的电路旨在提供三个40 Vpp 50 Hz的交流电压源，它们之间的120度相位分离。这是一种完全模拟的电路，使用标准的低成本电子元件，而不像Shirvasar等人[1]之前提出的那样采用微控制器。该电路可以作为低压3 P-AC电源的基础，学生可以安全地使用该电源来实现实验，即关于三相交流电源线的原理和应用，而没有触电的风险。
2013-11-18 physics.ed-ph physics.ins-det
Performance Analyses of the Newly Developed Operational Amplifier aRD820
本文介绍了低功耗轨到轨运算放大器 aRD820 的设计、开发与评估，通过修改关键电路元件降低噪声并提升稳定性，测试表明其性能达到或超过计划规格，可作为工业标准 AD820 的经济高效替代方案。
2024-11-13 physics.ins-det
The Preliminary design of DC Magnet Power Supply System for ITER Static Magnetic Field Test facility
ITER（国际热核聚变实验堆）静态磁场（SMF）试验装置要求直流电源具有低电压、大电流、高稳定性等特点。由于开关损耗的限制，输出电流能力与输出纹波之间存在矛盾。大的输出电流通常导致低的开关频率，而低的开关频率会产生大量的谐波。为了解决这一问题，本文采用了交错并联降压变换器的拓扑结构，并进行了测试。此外，该拓扑仅用少量开关金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）来实现。本文详细介绍了该系统的设计方案和控制方法。对谐波进行了分析和仿真。实验证明了所提出的方案和控制策略的有效性，该电源系统可以提供15kA的大电流，并具有低纹波的能力。
2022-01-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Technological Aspects: High Voltage
本文论述了离子源高压设计的理论和技术问题。电场强度是理解高压击穿的关键。讨论了控制电场的方程及其求解方法。高压击穿和放电的基本物理概述。不同类型的放电编目和他们的行为在环境中，从空气到真空的详细说明。讨论了曲面的重要性。介绍了电极和绝缘体的设计原则。高压平台的使用及其与系统设计的关系进行了讨论。考虑使用商业上可用的高压技术，如连接器、馈电线和电缆。简要概述了不同的电源技术及其采购。高压安全，电击和系统设计规则都包括在内。
2014-04-03 physics.acc-ph physics.ins-det
A low noise modular current source for stable magnetic field control
介绍了一种低成本、稳定、可编程的单极电流源。该电路采用模块化结构设计，适用于必须同时控制多个直流电源的应用。混合开关/线性设计有助于提高稳定性，降低功耗和串扰。单个直流电源可为多个单元供电，同时允许输出端具有各种最大电流值和合规电压。该电路由单极电压模拟控制，通过商用数模转换卡实现电流可编程性和控制。
2017-02-17 physics.ins-det
Low noise constant current source for bias dependent noise measurements
本文介绍了一种用于测量无序系统中$1/f$噪声的低噪声恒流源。该电源可提供低噪声恒定电流，从低至1 $μ$ A到几十mA，高电压合规限值约为20 V。恒流源有几个阶段，可以以独立的方式或一起工作，以提供所需的负载电流值。在整个电流范围内，电流源产生的噪声非常低。本文还介绍了一种低噪声电压源的制造方法，它是根据MAT04数据手册中现有的设计，针对偏置相关噪声测量进行改进的。
2010-12-29 cond-mat.dis-nn physics.ins-det
A compact and sustainable electronic module for silicon photomultipliers
本文开发了一种集成高压电源、前置放大器和比较器的紧凑SiPM电子模块，实现稳定偏置与信号放大，经LYSO和MAPD测试，提供高效可靠的实时信号读出方案。
2023-09-06 physics.app-ph physics.ins-det
Analysis of Auto Zeroing Amplifier
本文提出了一种新的自动调零技术，结合了非常高速的操作，低功耗，低输入开关干扰。该技术已应用于超宽带CMOS闪存模数转换器的设计中。本课题设计了一种三级自调零放大器。它必须在1.2电源电压下工作，并且在130 nm CMOS工艺中输入电压限制为400 mV。CMOS自动调零放大器级是在高级设计系统（ADS）工具中模拟的。
2020-04-29 eess.SP physics.ins-det
Beam test results of a 16 ps timing system based on ultra-fast silicon detectors
在本文中，我们报告的时间分辨率的第一个生产的50微米厚的超快硅探测器（UFSD）的束流测试中获得的π介子的动量为180 GeV/c。UFSD基于低增益雪崩探测器（LGAD）设计，采用n-on-p硅传感器，由于结下方存在薄的低电阻率扩散层，因此具有内部电荷倍增功能。本测试中使用的UFSD属于薄（50 μm）传感器的首次生产，焊盘面积为1.4 mm 2。根据偏置电压，测量的增益在5和70之间变化。实验装置包括三个UFSD和由SiPM读出的石英棒组成的快速触发器。通过比较颗粒在一个或多个UFSD和触发计数器中的到达时间而确定的定时分辨率，对于单个UFSD，对于200 V的偏置电压测量为35 ps，对于240 V的偏置电压测量为26 ps，对于3个UFSD的组合，对于200 V的偏置电压测量为20 ps，对于240 V的偏置电压测量为15 ps。
2017-01-03 hep-ex physics.ins-det
A monitoring and control test bench for assessing the upgraded low voltage power supplies for the ATLAS Tile Calorimeter Phase-II Upgrade front-end electronics
ATLAS探测器将在长周期内进行一次被称为“第二阶段”的实质性升级，为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的开始运行做准备。本文介绍了低压电源变压器耦合降压变换器（Brick）二期升级试验台的开发与实现。计划在2022年大规模生产约2048个具有相同输出电压的指状低压电源。此次生产将最终完全取代目前安装在瓷砖热量计中的LVPS Brick V7.5.0。由于砖的位置内桶的瓷砖他们的可靠性是最重要的。因此，将实施性能筛选，并将对所有生产的砖进行测试和认证。为了便于上述测试，已经开发了一个定制的测试台。本文描述的测试台量化并记录升级Brick的性能，允许在被批准并随后安装在检测器上之前与预定义的性能指标进行比较。
2022-05-05 hep-ex physics.ins-det
Design of a Strong-Arm Dynamic-Latch based comparator with high speed, low power and low offset for SAR-ADC
奈奎斯特速率和过采样模数转换器（ADC）利用比较器来完成量化和采样。因此，比较器对ADC的速度和精度有很大影响。这项研究提供了一个基于动态锁存器的比较器，实现了最低的延迟，最大面积效率的实现，降低功耗和低失调的修改后的设计。该电路采用GDPK 45 nm标准CMOS工艺设计和仿真，工作在100 MHz时钟，1.2V电源电压。使用CADENCE Virtuoso EDA工具进行了设计和仿真。与原始设计相比，PDP很容易减少约6%，失调电压降低了8 mV，而无需权衡速度。
2022-10-25 cs.SY eess.SY physics.ins-det
