Chipentwicklung fu127 ur Pixel - Prof. Dr. Norbert Wermes ...

18 2. Entwicklung von Signalverarbeitungselektronik für Compton-Polarimetrie
ist die gro e Totzeit, die durch die Auslese der 128 15-Bit entsteht, da die
Zähler deaktiviert werden müssen, während sie seriell ausgelesen werden.
Die Aufgabe eines neuen Designs der Zähler- und Ausleseelektronik ist es,
das vorliegende Problem der Zähler zu lösen und simultanen Betrieb und
Auslese bei einer möglichst einfachen Ansteuerung zu ermöglichen.
2.2 Aufbau der Signalverarbeitungselektronik
Um die Probleme des alten Systems zu lösen, wurde ein neuer Chip entwickelt
[11]. Die Trennung von Verstärkerchip und Zählerchip wurde aufgehoben
und beide Funktionen auf einem Chip integriert. Folgende Liste gibt einen
Überblick über die wichtigsten Merkmale.
128 individuelle Signalverarbeitungskanäle
Analogdesign mit ladungsemp ndlichem Vorverstärker, zweistu gem
CR-RC Shaper und Komparator
I 2 C-Interface 2 zur Konfiguration von Kontrollregistern und zur Einstellung
interner DAC s (Digital-Analog-Konverter)
Abstand der Anschlusspads von 45,6µm ist kompatibel zur IDE VA
Familie [9]
Umsetzung der digitalen Schaltungen vollständig in differentieller
Stromlogik
Vereinfachte Ansteuerung der digitalen Funktionen und der Datenauslese
Simultaner Betrieb (Zählen) und Auslese der Daten ist möglich. Verringerung
der Totzeit auf wenige Auslesetakte.
Fertigung des Chips in AMS C35B4 0.35µm Technologie
Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde der Digitalteil des Chips
entwickelt und konzipiert. Besondere Herausforderungen bestanden in der
ausschlie lichen Verwendung der differentiellen Stromlogik und der Erstellung
von kompakten Designs zur Einhaltung der vorgegebene Kanalbreite von
40µm.
Im Folgenden wird nach einem kurzen Überblick über den Analogteil des
Chips detaillierter auf die digitale Funktionalität eingegangen.
2.2.1 Analoge Signalverarbeitungskette
Die analogen Schaltungen wurden im Rahmen der Chipentwicklung neu
entworfen [10]. Der ladungsempfindliche Vorverstärker wurde als gefaltete
2 Der I 2 C-Bus (Abkurzung fur Inter Integrated-Circuit bus) ist ein von Philips in den
80‘er Jahren entwickelter universeller Kontrollbus fur Kommunikation zwischen diversen
Systemkomponenten.