电子器件的发展

1、Development and Progress of the Readout Electronics for STCF ECAL研究背景基于电荷灵敏的前端方案研究基于跨阻放大的前端方案研究总结与展望目录22021/8/16研究背景DetectorSnakesCrab SextupoleWigglersInjectorLinac0.5-3.5GeVe+0.5GeVe- 0.5GeV32021/8/16研究背景4Photon2021/8/16研究背景5pCsI2500 MeV2021/8/16读出电子学需求总结研究背景6通道数6732 (桶部)、1938 (端盖)动态范围（电荷）噪声时间分辨单根

2、晶体击中率击中事例率达到MHz量级ECAL读出电子学方案：桶部：基于电荷灵敏的读出方案 难点：大结电容（数百pF）下实现高信噪比快响应的电子学端盖：基于跨阻放大的读出方案核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16桶部：基于电荷灵敏的前端读出方案大电容下CSA噪声优化研究时间测量研究端盖：基于跨阻放大的前端读出方案TIA噪声优化研究研究背景7核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案8Front End BoardBack End Board核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案9CSA Structure and the Noise Mod

3、el核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案10S8664-1010S8664-0505核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案112021/8/16电荷灵敏前端方案12高增益通道2021/8/16CSA前沿定时电路组成简单： Comparator DAC FPGA-TDCFPGA-TDC技术成熟可验证APD的时间性能电荷灵敏前端方案13FPGA-TDC精度Std: 45ps核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案14LED时间测试框图核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案15Threshold前

4、沿定时和波形拟合对比示意图核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案40MSPS100MSPS16LED时间测试框图核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案17独立噪声下等效斜率波形斜率相关噪声下等效斜率核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16电荷灵敏前端方案理想独立噪声实际相关噪声18核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16端盖高事例率下，研究基于TIA的前端读出方案具有必要性Front End Board:4 通道APD TIABack End Board:高低增益以满足动态范围14-bit 100MSPS ADC 在线波形处理

5、算法跨阻放大前端方案19Back End BoardFront End Board核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16TIA噪声分析跨阻放大前端方案20TIA equivalent noise Total noiseOP input voltage noiseTotal noise vs APDTotal noise vs Gain20MHz核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16跨阻放大前端方案21Measured TIA NoiseCharge HistogramMIPTIA Typical waveMIPCurrent Histogram核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16总结与展望22核探测与核电子学国家重点实验室2021/8/16下一步，将开展针对本底的pileup算法研究，以及原型机读出电子学的设计总结与展望23Thanks!核探测与核电子学国家重