Conception d'un préamplificateur de charges pour un scanner TEP/TDM sur technologie CMOS 0,18 [micro]m

Le nombre croissant d'études sur les petits animaux a suscité le développement de nouvelles méthodes d'imagerie biomédicale adaptées aux contraintes particulières des études in vivo.Le développement d'un scanner TEP/TDM à base de détecteurs à photodiode avalanche à l'Université de Sherbrooke nécessite l'intégration VLSI de l'électronique analogique frontale qui sera adaptée aux nouvelles méthodes de traitements de signaux numériques proposées par le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) et le Laboratoire en imagerie TEP (LabTEP). Dans le cadre du développement de l'électronique frontale, un préamplificateur de charges en technologie CMOS 0,18[micro]m fut conçu. La principale préoccupation dans la conception d'un préamplificateur de charges pour détecteur à photodiode avalanche est sa contribution au bruit électronique.Le concept de charge équivalente de bruit a été utilisé pour minimiser cette contribution. Les simulations de la version finale du circuit prévoient une charge équivalente de bruit de 347 e-rms, un temps de montée de 5,3 ns et une puissance de 6,7 mW par canal. Une version préliminaire du préamplificateur de charges a été conçue et testée pour vérifier le modèle de bruit ainsi que le modèle SPICE de la technologie. Ainsi, certaines erreurs ont été relevées dans le modèle de bruit ainsi qu'une discordance en ce qui concerne le paramètre de bruit 1/[florin] qui s'avère plus grand que celui rapporté dans les fichiers SPICE. Malgré ces problèmes, la version préliminaire du préamplificateur de charges obtient des performances en contribution au bruit blanc série de 0,57 nV/Hz [indice supérieur 1/2] à son entrée, une résolution temporelle électronique de 0,47 ns FWHM, une résolution temporelle en coïncidences de 1,57 ns FWHM ainsi qu'une résolution en énergie de 11,7% FWHM dont la contribution quadratique du préamplificateur de charges s'élève à 4,6% FWHM. Enfin, les résultats démontrent que malgré une plage dynamique limitée par une alimentation 1,8 V, la technologie CMOS 0,18 [micro]m est adéquate à l'utilisation dans le scanner TEP/TDM de l'Université de Sherbrooke. Malgré un coefficient 1/[florin] plus grand que prévu, l'utilisation de cette technologie permet d'obtenir des performances similaires et même meilleures que certains travaux antérieurs et ce, à une puissance moindre. On peut donc prévoir des résultats optimistes pour la version finale du préamplificateur de charges