一种基于CZT读出电路的新型多阈值电路和接口电路的设计与实现

摘要

碲锌镉晶体(Cd12y Zny Te，简称CZT)作为一种新型的射线探测器材料，被广泛地应用于CZT面元像素阵列探测器电路中，结合当前先进的CMOS集成电路技术，不但在芯片之内可以实现对CZT探测器信号的采集、积分、滤波成形、比较放大以及数字化处理，而且可以结合CMOS制造工艺解决CZT面元像素阵列探测器的系统集成功耗大、噪声大、体积大、灵敏度低等缺点，进而带来了低功耗、低噪声、小体积、高分辨率等许多优点。基于CZT探测成像系统的背景，参考国内外研究成果及文献，设计了一种适用于CZT读出电路的阈值电路和一种较高速的LVDS接口电路，并完成对应的电路设计仿真与版图。
　　本文电路基于Global Foundry0.35um工艺库，电源电压3.3V，利用spectre等仿真软件对所设计的模拟电路子模块进行了仿真，其子电路包括：带隙电压基准、基准电流源、DAC电路、选择器电路、比较器电路、LVDS输入电路以及LVDS输出电路。该阈值电路在1v～2.016v之间产生了8个可调的基准电压，最大的误差为0.003v，对于基准为1v的电压而言其误差只有0.3％。同时利用virtuoso等工具完成电路的版图设计，其版图整体面积为564um×263um。尤其是本文的多阈值产生电路采用了一种使用不同位的数模转换器结合电阻分压的新型电路结构，该电路不仅提高了精度，更重要的是其产生的阈值基准可以调节，同时这种设计方案为高性能可调的多电压基准产生电路系统的设计提供了参考方案。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究进展

1.3 论文主要研究内容和章节结构

2 CZT读出电路的工作原理

2.1 阈值产生电路

2.2 阈值比较电路

3 阈值电路的整体设计

3.1 CZT探测成像系统的介绍

3.2 阈值电路的电路设计

4 阈值电路中各个电路模块的设计及仿真

4.1 带隙基准

4.2 基准电流产生电路

4.3 DAC电路的设计

4.4 阈值产生电路

4.5 选择器电路

4.6 阈值比较电路

4.7 整体仿真与最终版图

4.8 整体电路后仿真

5 LVDS接口电路

5.1 LVDS电路的工作原理

5.2 LVDS输入电路的设计与仿真

5.3 LVDS输出电路的设计与仿真

6 总结与展望

致谢

参考文献