第二十三届全国核电子学与核探测技术学术年会（NED2026）

10 Gsps采样率高速波形数字化ASIC研究

11 Aug 2026, 17:20

15m

太室宴会厅 (中州华鼎饭店)

口头报告 电子学 Parallel 2 - session 4 (electronics)

Speaker

家军 秦 (中国科学技术大学)

Description

基于开关电容阵列（Switched Capacitor Array，SCA）的高速波形数字化技术具有采样速率高、功耗低、集成度高等优势，是核与粒子物理实验读出电子学前沿研究方向，其核心是高性能SCA ASIC设计。本工作针对高采样率实现、片内全数字化量化电路复杂度降低以及采样链路带宽不连续引起的波形失真等关键问题，提出了针对性解决方案并完成芯片设计、流片与测试验证。在高采样率采样时钟产生方面，提出基于双链内插延时单元的新型时钟产生结构，突破传统延时链结构限制。在量化电路设计方面，提出采样单元内部采保电路分时复用方法，以256个量化单元实现512的采样深度，显著降低量化电路复杂度。针对SCA采样链路带宽跳变导致的失真问题，提出环形延时链布局与环形采样顺序设计，消除了链首链尾跨越引起的波形畸变。在方法研究基础上，基于180 nm CMOS工艺完成八通道原型芯片研制，测试结果表明采样率达14.25 Gsps，输入动态范围1.4 V下噪声约870 μV，模拟带宽约1.1 GHz，并在时间测量应用中实现全量程好于5 ps的时间精度。