余 茜，王克柔，易 婷，陆 波，陈 勇，洪志良

(1.复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 201203； 2.中科院高能物理研究所，北京 100049)

提高CCD传感器的读出速率而又不会降低其噪声性能的一个方法是： 增加CCD阵列的读出节点，实现多通道并行读出处理.采用分立器件实现的CCD读出电路需要大面积的片上无源电容与电阻，在多通道应用下，需要消耗较大芯片面积和功耗.因此高读出速度、多通道的CCD读出电路需要采用专用集成电路芯片(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)实现.

文献[1]中设计了一个单通道X射线CCD ASIC，这款芯片基于增量型ΣΔ ADC(Incremental ΣΔ ADC, I-ΣΔ ADC)实现.与奈奎斯特ADC类似，增量型ΣΔ ADC的数字输出码字与模拟输入信号直接存在一一对应关系[2]，适合于采样不连续的CCD信号.而增量型ΣΔ ADC有着噪声整形和过采样的优点，相较于普通奈奎斯特ADC，更容易实现较高精度.由于ΣΔ ADC的噪声滤波可以在数字域完成，因此可以移除独立的模拟CDS模块，将CDS操作完全放到ΣΔ ADC中完成，这样减小了芯片面积.本论文的设计针对一款有着4个读出节点的CCD传感器的输出信号处理，旨在采用离散时间增量型ΣΔ调制技术，实现高读出速率、低读出噪声的X射线CCD读出系统.

1 CCD读出系统

1.1 CCD读出系统结构

4通道CCD信号读出系统框图如图1(看第244页)所示，系统由4个通道组成，每个通道均包含了1个低噪声模拟前端和驱动级电路、2个增量型ΣΔ调制器以及2个降采样滤波器.这4个通道并行工作，由CCD提供的复位信号进行同步.

一个周期的CCD输出信号包含复位、浮置电平以及信号电……