Sistemas front-end integrados para la detección de partículas cargadas aplicando técnicas de incremento de ganancia

Resumen

En este trabajo de investigación, se han propuesto y aplicado técnicas de incremento de ganancia en diseño analógico para implementar varios sistemas front-end utilizados en aplicaciones de física nuclear para la detección de partículas cargadas mediante detectores semiconductores de silicio. En los últimos años se ha incrementado el número de trabajos relacionados con la integración de estos sistemas front-end en tecnologías CMOS para cubrir ia necesidad de acondicionar y procesar la señal de centenares e incluso miies de canales de los nuevos sistemas de detección. Las ventajas relacionadas con ia alta densidad de integración y el bajo consumo de potencia, debe hacer frente a desafíos de diseño relacionados con la degradación de los parámetros analógicos de ios transistores debido ai escalado de ia tecnología, tales como la pérdida de ganancia intrínseca y el incremento de ruido. La tesis propone soluciones de circuito para incrementar ia ganancia de ios elementos activos que constituyen los bloques constructivos de la parte analógica de un sistema front-end, esto es, amplificadores sensibles a ia carga y conformadores de pulso o shapers, de forma que se asegure su correcto funcionamiento operando en iazo cerrado y usando tecnologías CMOS submicrométricas. Los diseños abordan cuestiones relacionadas con el ruido, consumo de potencia, área de silicio, rango dinámico, precisión, linealidad y velocidad. Todos los sistemas impiementados en esta tesis han sido fabricados usando tecnologías CMOS n-weil de 130 nm y de 90 nm. Los resultados de las medidas experimentales son presentados y analizados en cada caso para validar el funcionamiento del correspondiente diseño.