深亚微米CMOS工艺优化电荷放大器噪声模型研究

"这篇论文是2010年发表在《清华大学学报(自然科学版)》上，由李翔宇、张琦和孙义和共同撰写的，主要研究了基于深亚微米CMOS工艺的电荷放大器噪声模型的改进。文章探讨了在0.18微米CMOS工艺下，如何优化粒子探测器读出电荷灵敏放大器的噪声性能，并提出了一个更为精确的电路噪声模型。" 正文: 这篇研究论文深入探讨了深亚微米CMOS工艺在粒子探测器读出电荷灵敏放大器电路中的应用。电荷灵敏放大器是一种关键的信号处理组件，它在粒子物理实验和各种传感器系统中起着至关重要的作用。在深亚微米工艺技术下，由于器件尺寸的缩小，噪声问题变得更为复杂，因此需要更精细的模型来理解和优化其性能。 作者首先分析了输入管的所有相关噪声源，这包括热噪声、1/f噪声以及可能影响稳定性的其他因素。此外，他们还考虑了非输入管噪声的影响，这些噪声通常会被忽略，但它们对整体电路性能有显著作用。为了构建更精确的噪声模型，研究团队在简化版的EKV（EKV模型，一种用于模拟MOSFET噪声特性的理论模型）基础上进行了扩展，使其能够适用于MOS管的不同工作区域，并保证计算的连续性。 提出的新型噪声模型能够优化输入管的尺寸和工作点选择，为设计提供了便利。通过匹配输入管的栅极电容的优值，可以进一步减少噪声，提高放大器的信噪比。实验结果证明，该模型在0.18微米CMOS工艺条件下，相对于传统方法，具有更高的计算精度，这表明其在噪声优化方面的优势。 关键词涵盖了粒子探测器系统、电荷灵敏放大器、深亚微米工艺、噪声优化以及EKV模型，表明该研究关注的是在微小尺度工艺下，如何通过改进理论模型来提升粒子探测系统的敏感性和可靠性。此研究成果对于提高未来粒子探测器和相关传感器的性能具有重要意义，尤其是在高能物理实验和精密测量领域。 这篇论文不仅提供了一个更精确的噪声模型，而且强调了在深亚微米工艺中优化电荷放大器设计的重要性，这将对未来的微电子设备设计和噪声控制策略产生积极影响。