双环型游标时间-数字变换专用集成电路的设计

• 作者: 陈晗 赵雷（通信作者） 秦家军 李荘 蔡永康 郭东磊 安琪
• 来源期刊: 原子能科学技术
• 关键词: LGAD 高精度时间测量 时间-数字变换
• 年，卷（期）: 2023,（2）
• 所属期刊栏目: 技术及应用
• 页码范围: 362-371
• 页数: 9页
• 分类号: TL82
• 语种: 中文
• DOI: 10.7538/yzk.2022.youxian.0289

摘要

低增益雪崩探测器（low-gain avalanche detector, LGAD）是一种硅基半导体探测器，其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高，需通过高颗粒度的专用集成电路（application specific integrated circuit, ASIC）完成其高时间精度的读出，该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换（time-to-digital conversion, TDC）功能。针对LGAD的高精度时间测量需求，本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证。该TDC采用游标型的时间量化原理，结合双环型结构与延时差锁定，实现粗细结合的时间测量方式，兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间。测试结果表明，该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度。