title: A CMOS Mixed-Signal Readout Chip for the Microstrip Detectors of HERA-B
creator: Fallot-Burghardt, Wolfgang
subject: ddc-530
subject: 530 Physics
description:  Innerhalb der vorliegenden Doktorarbeit wurden die wesentlichen analogen Teile   des CMOS Mixed-Signal Chips HELIX128S-2 entworfen und getestet; dieser Chip dient zur Auslese von Ladungssignalen aus Siliziumstreifen- und Gas-Mikrostreifen-Detektoren, die beim  Nachweis von Elementarteilchen beim HERA-B Experiment (DESY, Hamburg) zum Einsatz kommen. HELIX128S-2 integriert 128 Verstärkerkanäle, bestehend aus einem schnellen (Anstiegszeit ca. 50 ns), rauscharmen  (ENC = 474 e + 35 e/pF x Cin) Ladungsverstärker, der  die Vorverstärkung der Strom/Ladungssignale (typisch 4 fC) übernimmt;  die langsam abfallenden Vorverstärkersignale  werden von einem  nachfolgenden Pulsformer in zeitlimitierte Pulse  (Abfallzeit <= 100 ns) umgewandelt, die anschließend mit 10 MHz Abtastrate in einer Kapazitätsmatrix  zwischengespeichert werden. Auf ein Level 1 Triggersignal hin, das mit  10 us Verzögerung erfolgt, werden die Signalwerte  durch einen weiteren Ladungsverstärker aus der  Matrix ausgelesen, von einem 128 zu 1 Multiplexer auf eine Leitung gemultiplext und von einem schnellen Stromtreiber  als Analogwerte ausgegeben (max. 40 MHz); hierbei erfolgt die Auslese der Matrixwerte totzeitfrei, d. h. ohne den Schreibvorgang  zu stören. Zum schnellen Nachweis eines getroffenen Streifens generiert  ein hinter dem Pulsformer angebrachter, kapazitiv gekoppelter Komparator  (Schwelle gemeinsam für alle Komparatoren)  ein digitales Signal, das zu vieren verodert als Open-Drain Signal  zur Verfügung gestellt wird. Die Breite der Verstärkerkanäle darf wegen des Siliziumstreifenabstandes  50 um nicht überschreiten und beträgt bei dem vorgestellten Chip 42.2 um; die Größe des Chips beträgt 14.39 mm x 6.15 mm. Durch konsequenten Einsatz von Stromspiegeln mit konstantem Referenzstrom wird eine moderate Strahlenhärte ( <= 200 krad) erreicht.  Der entwickelte Chip erfüllt die vorgegebenen Spezifikationen; neben dem HERA-B-Experiment wird er auch beim ZEUS-Experiment (DESY) eingesetzt werden.
date: 1998
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/469/1/77_1.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00000469
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-4690
identifier:   Fallot-Burghardt, Wolfgang  (1998) A CMOS Mixed-Signal Readout Chip for the Microstrip Detectors of HERA-B.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/469/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: eng