原创 比较器检测模拟脉冲说明（四）

概述

说明（三）探讨的是比较器一般带有滞回（Hysteresis）功能，为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到，即便使能滞回（Hysteresis）功能，还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明（三）的基础上，继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。

前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷

由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲，所以下降沿转换速率（Slew Rate）过慢，导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回（Hysteresis）模块功能，解决下降沿检出问题，但是使能滞回（Hysteresis）后，无法确保比较器参考阈值电平设置到足够低的水平，这样导致测试系统无法获取足够好的CTR结果。

而导致上述参考阈值电压设置问题的原因，就是MAX9601EUP器件的迟滞范围过大。借着说明（三）中的迟滞示意图，如图1，图中中间“滞回带”（实际应用中需要尽可能减小“滞回带”），对于MAX9601EUP来说最小只能配置到5mV左右。

图1：迟滞工作原理示意图

如图2所示，MAX9601EUP器件手册给出了该器件其迟滞参数可配置的范围，大致是从60mV到5mV左右。也就是为何在说明（三）中给出了，实际测试的时候，在开通迟滞功能后，比较器的参考阈值电压，最小只能设置到7mV，在6mV的时候，比较器输出就会丢失所有输入脉冲信号。所以，开通迟滞虽然可以解决让人头疼的比较器输出下降沿“台阶”和震荡问题，但是却带来另外的问题，即参考阈值电平设置受到了迟滞范围的影响。

图2：迟滞参数配置范围

除了上述指标缺陷外，在选择比较器的时候，还有一个容易忽视的指标，即输入偏移电压指标（input offset voltage）。MAX9601EUP的该指标在稳定室温情况下，最差是正负5mV，而在完整的工作温度范围内，该指标最差值是正负9mV。所以该指标也是导致系统CTR测量结果不理想原因。

总结

所以SiPM读出测试系统第四次迭代的结果，对于时间之路的研究并未得到理想的结果，需要更进一步迭代。需要选择更佳合适的比较器来替换当前使用的MAX9601EUP，目标选择的主要指标要求除了最初选择MAX9601EUP的要求外，着重关注滞回（Hysteresis）功能和输入偏移电压指标。比如，Hysteresis参数可以设置低至1mV左右，输入偏移电压最大值不超过1mV等。

参考

[1] Development of Multi-Channel Fast SiPM Readout Electronics for Clinical TOF PET Detector

[2] MAXIM, Dual ECL and Dual/Quad PECL, 500ps, Ultra-High-Speed Comparators