Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...
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2.2. SIGNALANALYSE 11<br />
I Leakage<br />
Self-bias<br />
diode<br />
+3.3V<br />
K<br />
UK IReset 3<br />
C<br />
CDS=U F0- U F1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
2<br />
U F0<br />
Time<br />
Time<br />
1. ILeakage and IReset are in balance, UK is constant and CDS is zero.<br />
I Leakage<br />
Self-bias<br />
diode<br />
+3.3V<br />
K<br />
UK IReset 3<br />
C<br />
CDS=U F0- U F1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
2<br />
U F1<br />
U F0 U F1 U F0<br />
3. The low UK increases IReset<br />
until UK reaches the previous value (reset process).<br />
U F1<br />
U F1<br />
U F0<br />
Time<br />
Time<br />
I Leakage<br />
Self-bias<br />
diode<br />
I Signal<br />
+3.3V<br />
K<br />
UK IReset 3<br />
C<br />
CDS=U F0- U F1<br />
particle<br />
1<br />
0<br />
0<br />
2<br />
U F0<br />
Time<br />
Time<br />
2. Signal current upsets the balance, UK drops and CDS is >0.<br />
I Leakage<br />
Self-bias<br />
diode<br />
+3.3V<br />
K<br />
UK IReset 3<br />
C<br />
CDS=U F0- U F1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
2<br />
4. After the reset UK is in balance again and CDS is zero.<br />
U F1<br />
U F0<br />
U F1<br />
U F0 U F1 U F0<br />
Abbildung 2.6: Signalentschlüsselung im Fall des SB-<strong>Pixel</strong> (diskret).<br />
Zweitens wird die notwendige Subtraktion des Leckstromes weitgehend im <strong>Pixel</strong> durchgeführt.<br />
Damit enthält das Signal nach Anwendung des CDS-Algorithmus eines idealen <strong>Pixel</strong> nur noch<br />
Signalladung und Ladestrom.<br />
Dies ermöglicht eine diskrete und eine kontinuierliche Auslese.<br />
In der kontinuierlichen Auslese werden die Messungen fortlaufend durchnummeriert. Das Signal<br />
nach Anwendung von CDS wird dabei mit jeweils aufeinander folgende Messungen Fn und<br />
Fn+1 berechnet.<br />
(2.7)<br />
UCDSn = UFn −UFn+1<br />
Tritt nun wie in Abbildung 2.5 zwischen der Messung F0 und F1 Signalladung QPhy auf,<br />
führt dies zu einem positiven Signal, während die nachfolgende Kompensation in einem leicht<br />
negativen Eintrag resultiert. Im Gegensatz zur diskreten Auslese lässt sich hier das Einbringen<br />
der Signalladung und die anschließende Kompensation ohne Totzeit komplett verfolgen [AY07].<br />
U F1<br />
U F1<br />
U F0<br />
U F0<br />
U F1<br />
Time<br />
Time