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Design of a data acquisition system for radioastronómical activities.
Adan Torralba-Ayance
ALEJANDRO DIAZ SANCHEZ
ALEJANDRO ISRAEL BAUTISTA CASTILLO
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Radiation detectors
Front-end electronics
Silicon Photomultipliers
Preamplifier
Application Specific Integrated Circuit
A radiation detector is a complex system whose main objective is to extract the timing and energy information from the incident radiation and convert it to a steam of data for storage and future analysis. The electronic circuitry that composes it, called the front-end electronics, is built out of multiple smaller blocks. The preamplifier is the rst block that directly interacts with the sensor therefore it requires to condition the sensor signal, amplify it and send it to the following stages, this circuit defines the architecture of the front-end electronics and rules a great part of the performance of the whole system. Silicon Photomultipliers (SiPM) sensors promise a well consolidated and cost effective technology for a large range of applications that required the detection of low light levels, however given their peculiar characteristics, traditional readout electronics architectures oer poor performance when coupled to SiPM sensors. Currently the design methodology for radiation detectors found in the literature are based on those traditional architectures. With this in mind this thesis work introduces a methodology specially focused in the synthesis and design of CMOS front-end electronics based on SiPM sensors. Given the influence of the preamplifier in the architecture and performance of the front-end electronics, the design, synthesis, and evaluation of the performance of a preamplifier is used as a vehicle in the development of this work.
Un detector de radiación es un sistema complejo cuyo principal objetivo es extraer información de tiempo y energía de la radiación incidente y convertirla en información digital para poder ser almacenada y analizada en el futuro. Los circuitos electrónicos que lo componen se llaman circuitos electrónicos de lectura, y están construidos de múltiples bloques más pequeños. El preamplificador es el primer bloque que directamente interactúa con el sensor, por lo tanto, requiere acondicionar la señal del sensor, amplificarla, y enviarla a las siguientes etapas, este circuito dene la arquitectura de los circuitos electrónicos de lectura y norman en gran medida parte del desempeño de todo el sistema. Los sensores de tipo Fotomultiplicadores de Silicio (SiPM por sus siglas en inglés) prometen ser una tecnología consolidada y económica para una amplia cantidad de aplicaciones que requieran la detección de bajos niveles de luz. No obstante, debido a sus características particulares, las arquitecturas de circuitos electrónicos de lectura tradicionales ofrecen poco desempeño cuando son aplicados a sensores de tipo SiPM. Actualmente la metodología de diseño para detectores de radiación encontrados en la literatura está basada en estas arquitecturas tradicionales. Con esto en mente, este trabajo de tesis introduce una metodología de diseño especialmente enfocada en la síntesis y diseño de circuitos electrónicos de lectura implementados en tecnología CMOS y basados en sensores de tipo SIPM. Dado que la influencia del preamplificador en la arquitectura y el desempeño de estos circuitos de lectura, el diseño, síntesis y evaluación del desempeño de un preamplificador es utilizado como vehículo en el desarrollo del trabajo.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
2020-11
Tesis de maestría
Inglés
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Torralba Ayance, Adán., (2020), Design of a data acquisition system for radioastronómical activities, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
ELECTRÓNICA
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