Un amplificador sensible a la carga en una tecnología CMOS de 28 nm para detectores de píxeles en futuros colisionadores de partículas
Autores: Gaioni, Luigi; Galliani, Andrea; Traversi, Gianluca
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un amplificador sensible a la carga en una tecnología CMOS de 28 nm para detectores de píxeles en futuros colisionadores de partículas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Amplificador Sensible a la Carga
CSA
Tecnología CMOS
Física de Altas Energías
Simulaciones Spectre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se ocupa del diseño de un Amplificador Sensible a la Carga (CSA) en una tecnología CMOS de 28 nm. El CSA discutido en este trabajo está concebido para experimentos de Física de Altas Energías (HEP) en colisionadores de próxima generación, donde los detectores de píxeles serán leídos por chips específicos de la etapa frontal, típicamente incluyendo un CSA explotado para la conversión de carga a voltaje de la señal entregada por el sensor. Los principales parámetros de rendimiento analógico del CSA, también conocido como preamplificador, son evaluados aquí mediante simulaciones específicas de Spectre, que tienen como objetivo evaluar el comportamiento del procesador analógico en términos de ruido, linealidad y capacidad para compensar corrientes de fuga de detector muy grandes. Las simulaciones de ruido revelaron una carga de ruido equivalente cercana a 75 electrones rms para condiciones de funcionamiento típicas. Hasta 50 nA de corriente de fuga del sensor pueden ser compensados gracias a la red de retroalimentación Keummenacher del CSA. El consumo total de corriente del CSA es cercano a 2.2 uA, lo que, junto con una fuente de alimentación de 0.9 V, se traduce en un consumo de energía de 2.0 uW.
Descripción
Este documento se ocupa del diseño de un Amplificador Sensible a la Carga (CSA) en una tecnología CMOS de 28 nm. El CSA discutido en este trabajo está concebido para experimentos de Física de Altas Energías (HEP) en colisionadores de próxima generación, donde los detectores de píxeles serán leídos por chips específicos de la etapa frontal, típicamente incluyendo un CSA explotado para la conversión de carga a voltaje de la señal entregada por el sensor. Los principales parámetros de rendimiento analógico del CSA, también conocido como preamplificador, son evaluados aquí mediante simulaciones específicas de Spectre, que tienen como objetivo evaluar el comportamiento del procesador analógico en términos de ruido, linealidad y capacidad para compensar corrientes de fuga de detector muy grandes. Las simulaciones de ruido revelaron una carga de ruido equivalente cercana a 75 electrones rms para condiciones de funcionamiento típicas. Hasta 50 nA de corriente de fuga del sensor pueden ser compensados gracias a la red de retroalimentación Keummenacher del CSA. El consumo total de corriente del CSA es cercano a 2.2 uA, lo que, junto con una fuente de alimentación de 0.9 V, se traduce en un consumo de energía de 2.0 uW.