【摘 要】
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单片有源像素传感器MAPS（Monolithic Active Pixel Sensor,MAPS）是目前最先进的粒子探测器之一,其具有高空间分辨、快时间响应、低物质率和高抗辐射能力等优点,因此被广泛应用在大型粒子物理实验中的顶点探测器,同时也在航天、医疗等领域有着广泛的应用。在国际上MAPS芯片对我国严格禁运,因此需要自主研发高性能的MAPS芯片。由于MAPS通常具有极高的计数率,实验中产生大量
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
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单片有源像素传感器MAPS（Monolithic Active Pixel Sensor,MAPS）是目前最先进的粒子探测器之一,其具有高空间分辨、快时间响应、低物质率和高抗辐射能力等优点,因此被广泛应用在大型粒子物理实验中的顶点探测器,同时也在航天、医疗等领域有着广泛的应用。在国际上MAPS芯片对我国严格禁运,因此需要自主研发高性能的MAPS芯片。由于MAPS通常具有极高的计数率,实验中产生大量的数据需要处理和发送,因此其片上数据传输通路设计至关重要。随着高能物理实验中事件率和亮度的大幅度提高,对MAPS中数据传输通路的性能要求也是越来越高。本文设计了一款用于国产化MAPS芯片中数据传输的5 Gbps串行发送器。发送器采用16b/20b编码器对并行读出数据进行编码,通过20:1并串转换器将数据转换为5 Gbps高速串行数据,最后通过输出驱动器发送。串行发送器工作电压（1.2±10%）V,整体总功耗51.7 m W,总抖动8.97 ps,输出电压满摆幅（差分800 m V）。在温度-40℃～120℃范围内,全工艺角条件下后仿真结果均显示该串行传输通路逻辑功能正确,数据传输稳定,可以得到完整清晰的5 Gbps数据眼图,达到要求。本文设计创新之处:基于目前国内唯一已经验证可以用于MAPS芯片设计的国产130 nm CMOS工艺,设计并成功流片了一款能够集成到MAPS芯片内的高速数据串行传输通路,最高串行发送速率达到了5 Gbps,芯片兼具低功耗和高速率等优点。
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