Radiation Hardness Studies of Monolithic Active Pixel Sensors ...

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