峰值检测专用集成电路设计

CMOS论文 峰值检测论文 峰位甄别论文
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随着科技的发展和人们生活水平的不断提高,人们对自身所处的环境越来越关心,而放射性污染具有无色无味的特点,是一种比较严重的环境污染,达到一定的剂量具有致命性的特点,已成为人们所面临的最为严重的社会问题之一。为了及时了解放射性核素发生衰变引起的污染情况,需要用专门的仪器进行测量。核辐射探测器的主要作用是把进入探测器灵敏区域的核辐射转变成为信号处理设备能够觉察出来的信号。将所测相关模拟信号送出后,需要对其进行信号处理、峰值检测、A/D转换后得到后端PC所能识别和处理的数字信号。位于前置放大器与A/D转换器之间的峰值检测电路是一个重要线路单元,其发展程度大大限制了整个系统性能提高。因此,随着国内半导体工艺以及集成电路设计技术的不断成熟与发展,峰值检测专用集成电路(峰值检测ASIC)已经作为核辐射探测器前端读出芯片中一个独立的设计模块来研究,成为国内外相关领域的一个热点课题。本论文采用上华csmc0.5工艺,对峰值检测电路进行整体设计仿真,利用微分过零比较器对峰位甄别电路进行了改进,完成了甄别过峰时刻来触发ADC进行峰值模数转换和在ADC转换完成后对峰值检测电路进行复位触发的功能。本文设计的峰值检测电路主要完成对噪声等弱信号的屏蔽、峰值信号的保持以及峰位甄别。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第1章 绪论第10-15页
    1.1 选题来源与研究意义第10页
    1.2 峰值检测ASIC发展和研究历程第10-14页
    1.3 本文的主要研究内容第14-15页
第2章 比较器设计第15-28页
    2.1 引言第15页
    2.2 MOS器件基础第15-20页
        2.2.1 MOSFET符号与结构第15-17页
        2.2.2 MOS管的信号模型第17-19页
        2.2.3 MOS管的二级效应第19-20页
    2.3 比较器电路结构第20-23页
        2.3.1 简单反相比较器第20-22页
        2.3.2 差动比较器第22页
        2.3.3 两级比较器第22-23页
    2.4 比较器电路及参数的设计第23-25页
        2.4.1 两级比较器直流设计的基本关系式第23页
        2.4.2 电路参数的设计第23-25页
    2.5 电路仿真结果第25-27页
        2.5.1 比较器的直流特性第25-26页
        2.5.2 功能仿真第26页
        2.5.3 响应时间第26-27页
    2.6 本章小结第27-28页
第3章 峰值保持与甄别电路第28-39页
    3.1 峰值保持电路第28-33页
        3.1.1 电路原理第28-29页
        3.1.2 电路参数设计第29-31页
        3.1.3 仿真结果第31-33页
    3.2 甄别电路第33-38页
        3.2.1 甄别电路结构第33-37页
        3.2.2 仿真结果与讨论第37-38页
    3.3 本章小结第38-39页
第4章 电流基准源第39-48页
    4.1 电路结构第39-44页
        4.1.1 分压器第39-41页
        4.1.2 与电源无关的偏置第41-42页
        4.1.3 以阈值电压为基准的自偏置电路第42-43页
        4.1.4 共源共栅电流镜第43-44页
    4.2 电路参数的设计第44-45页
    4.3 电路仿真第45-47页
        4.3.1 电源灵敏度仿真第45-46页
        4.3.2 瞬态响应仿真第46页
        4.3.3 温度响应第46-47页
    4.4 本章小结第47-48页
第5章 版图设计及后仿真第48-60页
    5.1 版图设计规则第48-50页
        5.1.1 最小宽度第48页
        5.1.2 最小间距第48-49页
        5.1.3 最小包围第49页
        5.1.4 最小延伸第49-50页
    5.2 版图设计的考虑第50-53页
        5.2.1 寄生参数第50页
        5.2.2 匹配问题第50页
        5.2.3 噪声问题第50-51页
        5.2.4 闩锁效应第51-52页
        5.2.5 线效应第52-53页
    5.3 版图设计对电路性能的影响第53页
        5.3.1 元件尺寸第53页
        5.3.2 方向第53页
        5.3.3 金属布线第53页
        5.3.4 版图设计中的热分布问题第53页
    5.4 版图设计中采用的方法第53-56页
        5.4.1 差分输入管对称性第54页
        5.4.2 参考源的分布第54-55页
        5.4.3 静电保护第55-56页
    5.5 整体版图的设计与仿真第56-59页
    5.6 本章小结第59-60页
结论第60-62页
参考文献第62-66页
攻读硕士学位期间发表的论文第66-67页
致谢第67页
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