潘银松，刘凤琳，杨帅举

（重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030）

0 引言

自然资源的急剧消耗使得人类越来越重视一些高能量材料的利用，比如:核材料。核技术的发展为核材料的广泛应用奠定了基础。然而，核材料的应用为人类带来了利益的同时也给人类带来了核辐射的恐惧。对核辐射的探测关乎民心稳定和人身安全，意义重大。碲锌镉（cadmium zinc telluride，CZT）作为一种新型室温核辐射探测器材料，具有如下优点［1］:平均原子系数高（49．1），密度大，电阻率高（1011Ω·cm），禁带宽度大（1．4～2．26 eV），在常温下工作。因而，适用于γ射线成像、工业探测、安全检测、核反应堆材料检测和核医学等多种方面。

本文设计的读出电路电路能够处理能量范围为20～200 keV的γ射线。

1 读出电路的结构

本文设计的CZT像素核辐射探测器的读出电路由电荷敏感型前置运放、滤波电路和放大电路三部分组成，如图1。

图1 CZT像素核辐射探测器的读出电路结构示意图Fig 1 Architecture diagram of readout circuit of CZT pixel nuclear radiation detector

1．1 电荷敏感型

电荷敏感型前置运放采用的是PMOS双端输入、单端输出折叠共源共栅结构，如图2所示。折叠共源共栅具有较好的共模输入范围，提供自补偿，可以达到两级运放的增益［2，3］。相对于NMOS输入，PMOS 输入具有较小的热噪声。本文采用的PMOS输入折叠共源共栅的开环增益为80 dB，GBW 为 58 MHz。

图2 P管输入折叠共源共栅运放Fig 2 P-transistor input folded cascade amplifier

1．2 RC—CR 滤波电路

滤波电路采用Bessel滤波整形电路如图1所示。Bessel滤波电路由传统的无源RC—CR网络构成，结构简单。本文中，一阶低通滤波器和一阶高通滤波器组成的带通滤波器带宽为15．8 MHz。……