3 X 射線 AFE ROIC

AFE 系列讀出集成電路 (ROIC) 包含三個(gè)器件：AFE0064、AFE1256 和 AFE2256。

TI 最初設(shè)計(jì)的 AFE 器件用于測(cè)量薄膜晶體管平板探測(cè)器中由像素陣列（光電二極管）收集的電荷。鑒于此應(yīng)用中信號(hào)的性質(zhì)，這些器件針對(duì)更寬的輸入帶寬和遠(yuǎn)低于 20μs 的更短積分時(shí)間（采樣周期）進(jìn)行了優(yōu)化。相反，器件設(shè)計(jì)中的積分時(shí)間不超過幾毫秒。

最大電荷設(shè)置（滿量程）通常低于 DDC 系列，大約為 10pC。但它們面向的是較低的信號(hào)，因此靈敏度/本底噪聲也優(yōu)于 DDC，典型值約為 0.1fC_rms（600 個(gè)電子）。對(duì)于小電荷范圍，AFE 的噪聲不到 DDC 的一半。

該器件的動(dòng)態(tài)范圍更?。ū镜自肼暩?，但滿量程更低），不需要使用 DDC 器件所需的 20+ 位轉(zhuǎn)換器，因此，AFE 器件僅支持 16 位轉(zhuǎn)換。

除了提高靈敏度之外，AFE 器件相比 DDC 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以處理流入或流出器件輸入端的電流，而無需外部組件，甚至可以采集雙極性信號(hào)。

AFE 的輸入電壓不是零，而是不同的電壓電平（例如，AFE0064 的輸入電壓為 1.68V，具體取決于所選器件）。偏置傳感器時(shí)必須考慮電壓電平。例如，若要在試圖使暗電流接近零的同時(shí)讀取光電二極管，通常會(huì)使用零偏置電壓（光電二極管上不施加偏置電壓）。因此，如果光電二極管的一個(gè)端子連接到 AFE 輸入，則另一端子應(yīng)偏置到相同的非零電壓。

為了進(jìn)一步解釋每個(gè)通道的架構(gòu)（參見圖 3-1），每個(gè)樣本實(shí)際上分為兩個(gè)由外部信號(hào)控制的階段：一個(gè)復(fù)位/偏移采樣階段和一個(gè)信號(hào)采樣階段。這些是相關(guān)雙采樣器 (CDS) 的典型階段。在面板應(yīng)用中，在復(fù)位/偏移階段，器件的輸入端連接到外部（通常采用數(shù)據(jù)線），但不存在信號(hào)。目的是對(duì)來自外部或內(nèi)部源的任何現(xiàn)有偏移或低頻噪聲（閃爍）進(jìn)行采樣或基線化。一半的 CDS 用于存儲(chǔ)生成的積分。在信號(hào)采樣階段，外部信號(hào)連接到輸入，CDS 的另一半用于存儲(chǔ)該積分。在此期間，偏移源仍將存在；減去 CDS 中的兩個(gè)樣本將消除偏移，只留下感興趣的信號(hào)。

當(dāng)將這種方案應(yīng)用于連續(xù)電流的采樣時(shí)，在復(fù)位階段還將對(duì)一部分信號(hào)進(jìn)行積分，電路稍后將從信號(hào)采樣階段獲得的積分中減去該部分信號(hào)。如果信號(hào)在這兩個(gè)階段中是恒定的，則效果是易于糾正的增益誤差。但如果信號(hào)發(fā)生變化，應(yīng)該考慮潛在的誘導(dǎo)誤差。

如果可以使信號(hào)生成與 CDS 采樣操作同步，則不會(huì)出現(xiàn)增益誤差。例如，如果可以在進(jìn)行 CDS 操作的同時(shí)打開和關(guān)閉傳感器照明，則光電二極管電流將僅在信號(hào)采樣階段產(chǎn)生，而不是在復(fù)位/偏移階段產(chǎn)生。結(jié)果將不會(huì)出現(xiàn)增益誤差，并具有額外的優(yōu)勢(shì)，即任何環(huán)境光或偏移都將在復(fù)位/偏移階段被采樣并被 CDS 拒絕。

AFE0064 采用更傳統(tǒng)的 Thin Quad Flat Package (TQFP)，而較新的版本則采用 Chip-on-Flex (COF) 封裝，具體取決于平板探測(cè)器應(yīng)用。與更常見的組裝方法相比，這可能會(huì)帶來一些復(fù)雜性。