用于LHAASO WCDA中PMT读出的多通道前端ASIC
仪器与探测器
2019-09-26 v1
摘要
大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）的关键部件之一水切伦科夫探测器阵列（WCDA）需要对从1个光电子（P.E.）到4000 P.E.的大动态范围进行时间与电荷测量。为简化读出电子学电路结构，设计了一款前端ASIC。基于电荷-时间转换方法，该ASIC的输出脉冲宽度对应输入信号电荷信息，而输入信号的时间信息通过甄别器提取，从而可利用该ASIC与后续时间-数字转换器（TDC）同时数字化时间与电荷信息。针对前一原型版本中观察到的通道间失配挑战，本文给出问题分析与方法及电路优化方案。新版本ASIC采用GLOBALFOUNDRIES 0.35 um CMOS工艺设计与制造，每片集成6通道（对应3个PMT的读出）。测试结果表明，采用所提方法后通道间失配显著降至20%以下。时间测量分辨率优于300 ps，电荷测量分辨率在1 P.E.时优于10%，在4000 P.E.时优于1%，满足应用需求。
引用
@article{arxiv.1909.11427,
title = {A multichannel front end ASIC for PMT readout in LHAASO WCDA},
author = {Yu Liang and Lei Zhao and Yuxiang Guo and Jiajun Qin and Yunfang Yang and Boyu Cheng and Shubin Liu and Qi An},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.11427},
year = {2019}
}