ゲインとダイナミックレンジ

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図6.1 TEGの性能評価のセットアップ。

波形を図6.2に、デジタル出力波形を図 6.3にそれぞれ示す。これらの結果からTEG^評価 基板が正常に動作していることを確認した。しかし、IRFピンに流れる電流値を高く設定し 過ぎたことで、デジタル出力波形にシェイパー出力波形の乱れ（リンギング）の影響が見ら れた。

表6.1 マルチテスターを用いて測定したTEG評価基板の電源電圧とその電流値。

アナログ出力モードでの測定結果である。

電源電圧 測定値 電流値 + 3.3 + 3.29 V 10 µA + 0.9 + 0.895 V 7 µA

− 0.9 − 0.895 V 16 µA

6.3 ゲインとダイナミックレンジ

入力する電荷量を1.92 fC^（0.5 MIP^）から19.2 fC^（5 MIP^）まで0.96 fC^（0.25 MIP^）刻 みで変えながら、アナログ出力波形の波高をオシロスコープを用いて測定した。図6.4^の上 部に入力電荷に対する波高のプロットを示す。このプロットを直線でフィットすることで得 られる傾きが、外部出力した信号の増幅率（ゲイン）である。0 fC ^〜 9 fC^{の範囲でフィッ}

72 ^第6^章 SliT128A TEG^{の性能評価}

表6.2 TEG評価基板の各バイアスの測定値。

パラメータ 測定値 備考

IPRE 1008.6µA 初段トランジスタのバイアス

IPRE2 71.5µA プリアンプのバイアス電流

VPRE 100 mV プリアンプの帰還抵抗調節用電圧

IRF 28.8µA PZC^{回路のバイアス}

ISH 797.2 µA ^{シェイパーバイアス}

IRF4 1.1 µA DC^{調整バイアス}

VOFF − 130 mV ^{オフセット調整用電圧}

VREF 73.3 mV DAC^参照電圧

IDAC 9.0 µA DAC^バイアス

IMON 15.2µA アナログ出力用バイアス ICMP 26.8µA ^{コンパレータバイアス}

図6.2 3.84 fCの電荷を入力したときのアナログ出力波形。

トした結果、32.1 ± 0.1 mV/fCのゲインが得られた。また、フィットした直線と測定点と の残差が5 ％以下である領域をダイナミックレンジと定義すると、12 fC^（∼ 3 MIP^）以下 でゲインの線形性を確認した。図6.4の下部に測定点の直線からのずれの割合を示す。ゲイ ン・ダイナミックレンジともに要求性能を満たす結果が得られた。SliT128A^{は、ゲインを上} げて信号の立ち上がり時間を速くするように設計した。前試作機のSlitA2013^{からゲインの} 向上は見られたが、予想よりも低いゲインが得られた。また、ゲインがそれほど変化してい ないにも関わらず、ダイナミックレンジの悪化が見られた。

6.3 ゲインとダイナミックレンジ 73

80 ns

図6.3 3.84 fCの電荷を入力したときのデジタル出力波形。

input charge [fC]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

pulse height [mV]

0 100 200 300 400 500 600

/ ndf

χ2 436.2 / 8

p0 -0.9944 ± 0.4402 p1 32.1 ± 0.06709

/ ndf

χ2 436.2 / 8

p0 -0.9944 ± 0.4402 p1 32.1 ± 0.06709

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Residual [%]

-15 -10 -5 0 5 10 15

図6.4 入力電荷に対する波高のプロット（上図）。測定点とフィットした直線のズレ（下図）。

74 ^第6^章 SliT128A TEG^{の性能評価}