开关电容阵列的新型校准方法实现亚皮秒分辨率时间测量

开关电容阵列（SCA）专用集成电路在探测器信号读出中越来越受欢迎，因为其采样频率通常为每秒几千兆采样，能够实现出色的堆积抑制和时间测量。然而，由于芯片工艺的限制，其采样时间间隔并不等距。过去，这限制了最优信号的时间测量精度，在分裂脉冲测试中标准偏差（$\sigma$）约为 4-25 ps，具体取决于芯片。本文介绍了一种新型时间校准方法，用于确定 SCA 的真实采样速度。此外，对于两个独立运行的 SCA 芯片，当简单应用线性插值时，分裂脉冲测试的时间分辨率提高到小于 3 ps（$\sigma$），且与延迟无关。当使用更先进的分析技术对单个 SCA 进行分裂脉冲测试时，对于高达 8 ns 的延迟，该极限被推至低于 1 ps（$\sigma$）。基于 DRS4 专用集成电路的不同板卡的各种测试测量表明，新校准方法随时间稳定，但在较大温度变化下不稳定。