Abstract
當偵檢器電路操作在低電壓時，需小心動態範圍及雜訊干擾問題。在類比積體電路內，訊號受到二種不同雜訊干擾：元件雜訊及環境雜訊。在此本研究將集中討論元件雜訊，從雜訊之考量著手，分析元件電子雜訊對電路造成的影響，尤其以熱雜訊和閃爍雜訊對CMOS製程之電路影響更明顯。藉由電路分析找出雜訊、元件大小和功率的最佳化操作點，設計出最佳化之偵檢器前端訊號處理電路。本電路主要包含前置放大器及波形整形放大器兩部分。前置放大器主要作為雜訊匹配，由於低雜訊要求，故在前置放大器之輸入MOS元件需有非常大的通道寬長比。前置放大器以電荷靈敏放大器為主要架構，將一輸入脈衝電流轉換成一步階式電壓訊號。波形整形放大器主要功能為脈波整形，是利用微分器和積分器組成，可避免訊號產生堆疊現象，增加訊號雜訊比，其可將前置放大器的輸出訊號整形為一高斯波形，以利後續訊號處理。本電路是以TSMC 0.35um 2P4M polycide製程所提供之相關參數作為設計及模擬，最後設計出一適合偵測低能量環境輻射之偵檢器前端訊號處理電路，其等效雜訊電荷小於400e-，功率消耗約1mW，最快操作頻率為100KHz。