[发明专利]前端读出集成电路的等效噪声电荷测试电路及测试方法

权利要求书

1.一种前端读出集成电路的等效噪声电荷测试电路，包括电源及偏置电流产生电路、信号发生器和耦合电容；其特征在于还包括FPGA芯片、晶振、N个电容以及与电容串联的MOS管；信号发生器串接耦合电容C_T，与被测芯片之间并联N个电容与MOS管的串联电路，每个MOS管的G极与FPGA芯片的I/O端口连接；晶振的信号输出端与FPGA芯片的时钟端口连接；FPGA芯片的电源端口与电源及偏置电流连接。所述N个电容的容值不同，选择N个电容的容值遵循下述原则：

其中，C_d为探测器寄生电容。

2.一种利用权利要求1所述前端读出集成电路的等效噪声电荷测试电路测试芯片的等效噪声电荷的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、测试前端读出集成电路的电荷转换增益：将被测前端读出集成电路的输入端口与测试电路的耦合电容C_T输出端连接，被测前端读出集成电路的电源端口与测试电路的电源及偏置电流产生电路的输出端口连接；被测前端读出集成电路的读出通道的输出端口与示波器连接；

设置好信号发生器中电压脉冲的大小ΔV_in，记录此时的耦合电容C_c的大小，那么此时前端读出集成电路的输入电荷量Q_in为

利用示波器测量得到前端读出集成电路的输出电压交流值v_out，通过下式

得到前端读出电路的电荷转换增益A_Q；

步骤2、测试前端读出集成电路的ENC斜率：

通过FPGA编程控制，设置MOS管的控制信号D₀～D_n，从全“0”到全“1”变化，测试每次变化时前端读出集成电路输出噪声的均方根值

计算不同电容条件下的等效噪声电荷值ENC(i)

将测到的输入总电容C_x和ENC(i)值进行二维组合，即C_i与所测ENC(i)一一对应；

采用线性拟合得到拟合直线，计算拟合后直线的斜率k，该斜率即为前端读出集成电路的ENC斜率，单位为

其中：

C_i为测试电路中N个电容中的第i个电容，D_i为与第i个电容串联的开关MOS管的状态；

所述每次噪声电压稳定时的均方根值的测试方法：关掉信号发生器，使输入到前端读出集成电路的电荷为零，利用示波器测量前端读出集成电路的输出电压噪声，将示波器的采用时间窗口调至最大，记录噪声电压稳定时的均方根值

步骤3、测量零电容条件下前端读出集成电路的ENC：

挑断被测前端读出集成电路的邦定金线，使得前端读出集成电路输入端的总电容为零，测量出此时前端读出芯片的噪声均方根值计算出此时的前端读出集成电路等效噪声电荷：

步骤4、生成前端读出芯片的等效噪声电荷公式：

将上面步骤求出的k和ENC₀代入下述公式，得出前端读出芯片等效噪声电荷与探测器电容间的关系

ENC＝ENC₀+kC_d

C_d为探测器寄生电容。