German Title: Trajektoriensensor und Ausleseelektronik eines kosmischen Staubteleskops

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Abstract

An Application Specific Integrated Circuit (ASIC) is developed for the processing of electrostatic signals from a trajectory sensor for cosmic dust. The detector is assembled of multiple wire electrodes which allow the determination of direction, speed and charge of cosmic dust. The circuit consists of two units, a low noise charge sensitive amplifier optimized for a specified detector capacitance and a multi-channel digital transient recorder. The last converts analog signals on 32 channels and buffers the data in a static memory. A controller coordinates the recording of the data and the serial readout on a trigger event. The two units are operated in a mixed-signal network performing a transient recording of a multi-channel low noise charge measurement. Physical separation of the individual front-end amplifiers allows the optimization of the detector capacitances. Circuit design and simulation, as well as successful system tests are presented.

Translation of abstract (German)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit) für die Verarbeitung von elektrostatischen Signalen eines Trajektoriensensors für kosmischen Staub entwickelt. Der Detektor besteht aus mehreren Drahtelektroden, die es erlauben, Richtung, Geschwindigkeit und Ladung von kosmischen Staubteilchen zu bestimmen. Der Schaltkreis besteht aus zwei Einheiten, einem Ladungsverstärker mit geringem Rauschpegel, optimiert für eine definierte Detektorkapazität, sowie einem digitalen Transientenrekorder. Dieser wandelt analoge Signale auf 32 Kanälen und speichert die Daten in einem statischen Memory zwischen. Eine Steuereinheit koordiniert die Aufnahme der Daten und das serielle Auslesen nach einem Triggersignal. Die zwei Einheiten werden in einem Mixed-Signal-Netzwerk betrieben, um eine Transientenaufnahme einer rauscharmen Ladungsmessung auf mehreren Kanälen zu machen. Die räumliche Trennung der einzelnen Vorverstärker erlaubt eine Optimierung der Detektorkapazitäten. Schaltungsdesign und Simulation, sowie erfolgreiche Systemtests werden präsentiert.