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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-31
(54)【発明の名称】プリアンプ回路
(51)【国際特許分類】
H03F 3/08 20060101AFI20220824BHJP
G01T 1/17 20060101ALI20220824BHJP
【ＦＩ】
H03F3/08
G01T1/17 F
G01T1/17 G
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021575998
(86)(22)【出願日】2020-06-10
(85)【翻訳文提出日】2021-12-17
(86)【国際出願番号】 FI2020050405
(87)【国際公開番号】W WO2020260753
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】19182191.7
(32)【優先日】2019-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519249033
【氏名又は名称】オックスフォード インストゥルメンツ テクノロジーズ オサケユイチア
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ランタラ、アルト
(72)【発明者】
【氏名】アンデション、ハンス
【テーマコード（参考）】
2G188
5J500
【Ｆターム（参考）】
2G188BB02
2G188BB04
2G188CC28
2G188EE05
2G188EE13
5J500AA01
5J500AA56
5J500AC21
5J500AC54
5J500AC85
5J500AF17
5J500AF18
5J500AH09
5J500AH10
5J500AH29
5J500AH39
5J500AK15
5J500AK35
5J500AM13
5J500AM17
5J500AS15
5J500AT01
5J500LV07
(57)【要約】
例示的な実施形態によれば、プリアンプ回路が提供され、プリアンプ回路はプリアンプ回路の入力ノードと出力ノードとの間の第１の電流経路に配置された増幅器と、前記入力ノードと前記出力ノードとの間の第２の電流経路に配置された帰還容量と、前記入力ノードと前記出力ノードとの間の第３の電流経路に配置された調整可能な伝達関数を有するフィードバック回路と、前記第３の電流経路に配置されて、前記フィードバック回路の出力を前記増幅器の入力に選択的に結合し、前記増幅器の入力から前記フィードバック回路の出力を減結合することを可能にするリセットスイッチと、プリアンプ回路内の電圧に応じて、前記プリアンプ回路を通常動作モードに設定し、前記リセットスイッチを閉じて前記プリアンプ回路をリセットモードに設定するリセットスイッチのうちの１つを選択的に開くように配置されたループコントローラとを備え、前記ループコントローラは、前記プリアンプ回路の現在の動作モードに少なくとも部分的に応じて、前記フィードバック回路の伝達関数を調整するように配置される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号を増幅するためのプリアンプ回路（２２０）であって、前記プリアンプ回路（２２０）の入力ノード（Ｉｎ）と出力ノード（Ｏｕｔ）との間の第１の電流経路に配置された増幅器（２２１）と、
前記入力ノード（Ｉｎ）と前記出力ノード（Ｏｕｔ）の間の第２の電流経路に配置された帰還容量（Ｃｆ）と、
前記入力ノード（Ｉｎ）と前記出力ノード（Ｏｕｔ）との間の第３の電流経路に配置された調整可能な伝達関数を有するフィードバック回路（２２２）と、
前記第３の電流経路に配置され、前記フィードバック回路（２２２）の出力を前記増幅器（２２１）の入力に選択的に結合させ、前記フィードバック回路（２２２）の出力を前記増幅器（２２１）の入力から切り離すことを可能にするリセットスイッチ（Ｓ２）と、
外部リセット信号または前記プリアンプ回路（２２０）の電圧のいずれかに依存して前記リセットスイッチ（Ｓ２）を選択的に開閉して前記プリアンプ回路（２２０）を通常動作モードまたはリセットモードのいずれかに設定するループコントローラ（２２４）と、
を備え、
前記ループコントローラ（２２４）は、前記プリアンプ回路（２２０）の現在適用されている動作モードに依存して少なくとも部分的に前記フィードバック回路（２２２）の伝達関数を調整するように配置され、前記現在適用されている動作モードは、通常動作モードまたはリセットモードのうちの１つを含む、
プリアンプ回路（２２０）。
【請求項2】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記増幅器（２２１）の利得を、前記プリアンプ回路（２２０）の現在の動作モードに少なくとも部分的に依存して設定するように配置される、請求項１に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項3】
前記フィードバック回路（２２２）および前記ループコントローラ（２２４）の一方は、前記プリアンプ回路（２２０）の現在の動作モードに応じて前記リセットスイッチ（Ｓ２）のバイアスを調整するように構成されている、請求項１または請求項２に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項4】
前記リセットスイッチ（Ｓ２）のバイアスを調整することは、前記プリアンプ回路（２２０）の現在の動作モードに応じて、前記リセットスイッチ（Ｓ２）のバイアス電圧およびバイアス電流の少なくとも一方を設定することを含む、請求項３に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項5】
前記リセットスイッチ（Ｓ２）のバイアスを調整することは前記プリアンプ回路（２２０）の通常動作モード中に、前記バイアス電圧および前記バイアス電流の少なくとも一方を、前記リセットスイッチ（Ｓ２）を通る、および／または前記リセットスイッチ（Ｓ２）のノードから半導体基板へのリーク電流の低減をもたらすそれぞれの値に設定することを含む、請求項４に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項6】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記プリアンプ回路（２２０）の出力端子（Ｏｕｔ）の電圧、前記フィードバック回路（２２２）の出力の電圧のうちの１つ以上に応じて、前記リセットスイッチ（Ｓ２）の開閉をトリガするように構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項7】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記プリアンプ回路（２２０）の出力端子（Ｏｕｔ）における電圧が第１の所定の電圧閾値を超えたことに応答して前記リセットスイッチ（Ｓ２）を閉じるようトリガすること、
前記フィードバック回路（２２２）の出力端子における電圧が第２の所定の電圧閾値を超えたことに応答して前記リセットスイッチ（Ｓ２）を閉じるようトリガすること、
の少なくとも１つを実行するように構成される、請求項６に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項8】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記プリアンプ回路（２２０）の出力端子（Ｏｕｔ）における電圧が第３の所定の電圧閾値よりも下がることに応答して前記リセットスイッチ（Ｓ２）を閉じるようトリガすること、
前記フィードバック回路（２２２）の出力端子における電圧が第４の所定の電圧閾値よりも下がることに応答して前記リセットスイッチ（Ｓ２）を閉じるようトリガすること、 の少なくとも１つを実行するように構成される、請求項６に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項9】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記増幅器（２２１）の出力における電圧および前記フィードバック回路（２２２）の出力における電圧の少なくとも１つにさらに依存して、前記増幅器（２２１）の利得を調整すること、
前記増幅器（２２１）の出力における電圧および前記フィードバック回路（２２２）の出力における電圧の少なくとも１つにさらに依存して、前記フィードバック回路（２２２）の伝達関数を調整すること、
の少なくとも１つを実行するように構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項10】
前記ループコントローラ（２２４）は、前記増幅器（２２１）の利得を前記プリアンプ回路（２２０）の現在の動作モードに依存してそれぞれの所定値に設定すること、
前記プリアンプ回路（２２０）の現在の動作モードに依存して前記フィードバック回路（２２２）に対する所定の伝達関数の１つを選択すること、
の少なくとも１つを実行するように構成される、請求項１～９のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項11】
前記ループコントローラ（２２４）は、リセットモード中に前記増幅器（２２１）の利得を前記プリアンプ回路（２２０）の通常動作モードで適用される値よりも小さい値に設定するように配置される、請求項１～９の何れか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項12】
前記プリアンプ回路（２２０）のリセットモード中に前記フィードバック回路（２２２）の伝達関数を前記プリアンプ回路（２２０）の出力電圧の更なる低下をもたらす値に調整するように前記ループコントローラ（２２４）が配置される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項13】
前記リセットスイッチ（Ｓ２）は、基板とは別個にバルク端子をバイアスすることを可能にする絶縁ＮＭＯＳトランジスタを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項14】
前記プリアンプ回路（２２０）と並列に結合された出力段（２２８）をさらに備え、前記出力段（２２８）は、抵抗と直列に接続された基板とは別にバルク端子をバイアスすることを可能にする絶縁ＮＭＯＳトランジスタを備えるプルアップ回路またはプルダウン回路を備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）。
【請求項15】
請求項１～１４のいずれか一項に記載のプリアンプ回路（２２０）と、前記プリアンプ回路（２２０）の入力ノード（Ｉｎ）に結合された出力を有する放射線検出器素子（１１０）とを備える放射線検出器アセンブリ（２００）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は放射線検出器のためのプリアンプ回路（前置増幅器回路）に関し、特に、信号の増幅のために電荷感応増幅器（ＣＳＡ）を採用し、放射線検出装置での使用に適したプリアンプ回路のための制御構成に関する。
【背景技術】
【0002】
放射線検出器は、ガンマ線、Ｘ線、紫外線（ＵＶ）放射、可視放射、または荷電粒子放射などの放射線（電離放射線または非電離放射線）を検出するための構成要素として、例えば分析装置、分光計、または電子顕微鏡に適用することができる。放射線検出器は、典型的には検出された放射線レベルを記述する電気出力信号を出力する役割を果たす。以下では、放射線検出器からの電気出力信号を検出器信号と呼ぶ。
【0003】
放射線検出器の非限定的な実施例は半導体ドリフト検出器（ＳＤＤ）であり、ここでは、一組のフィールド電極が半導体材料のブロックの内側に横電場を生成するように配置され、電界が半導体材料のブロックの一方の表面上の放射誘起信号電荷を、半導体材料のブロックの反対側の表面上に典型的に位置する収集電極に駆動する。その結果、ＳＤＤにより検出される放射線レベルを記述する検出器信号を、収集電極から読み出すことができる。
【0004】
放射線検出器の開発は、感度の向上、エネルギー分解能の向上、電子ノイズの低減、および能動検出器の大領域化を達成することを目的としている。そのような放射線検出器の特性は結果としての検出性能において重要な役割を果たすが、この点においてさらに重要な要素は信号処理システムによるさらなる処理のために、検出器信号を通過させる前に、検出器信号を増幅するために適用されるプリアンプである。一般に、適用可能なプリアンプの重要な特性は、小さな物理的サイズ、低ノイズレベル、小さな立ち上がりおよび整定時間、ならびに所望の範囲の入力信号レベルにわたる線形応答を含む。
【0005】
固体電荷感応増幅器（ＣＳＡ）は放射線検出器からの電気出力信号の増幅のためのプリアンプとして広く使用されてきた。ＣＳＡは、ソースキャパシタンスに依存しない利得を有する入力電流の増幅を可能にする。したがって、ＣＳＡは、放射線検出器から出力される検出器信号内で発生する電荷パルスを測定するためのＸ線および粒子検出器用途におけるプリアンプとしての役割を果たすのによく適している。ＣＳＡは例えば、増幅器要素をフィードバックコンデンサと並列に接続することによって提供されてもよく、ここで、増幅器要素は例えば、トランスインピーダンス増幅器として提供されてもよい。
【0006】
図１は、放射線検出器からの検出器信号の増幅のためのプリアンプ回路の構成要素としてＣＳＡを使用する例を概略的に示す。特に、図１は放射線検出器要素１１０とプリアンプ回路１２０とを含む検出器アセンブリ１００を描いており、放射線検出器要素１１０からの検出器信号がプリアンプ回路１２０の入力に結合され、増幅された検出器信号を処理するために適用される信号処理システムに結合され得る増幅された検出器信号をその出力で生成する。プリアンプ回路１２０の入力は増幅器１２１の入力に結合され、一方、増幅器１２１の出力はプリアンプ回路１２０の出力に結合される。プリアンプ１２０は、帰還容量ＣｆとリセットスイッチＳ１とがアンプ１２１と並列に接続されている。すなわち、帰還容量ＣｆとリセットスイッチＳ１は、アンプ１２１の入出力間に接続されている。図１では、アンプ１２１と帰還容量Ｃｆとで構成されている。リセットスイッチＳ１が開放されると、検出器１１０で発生し、前置増幅部１２０に供給された電荷が帰還容量Ｃｆに蓄積される。したがって、プリアンプ回路１２０は、基本的に積分器として動作する。プリアンプ回路１２０を適切に動作させるためには、帰還容量Ｃｆに蓄積された電荷を周期的に放電してプリアンプ回路１２０が飽和しないようにする必要がある。なお、図１の例では、リセットスイッチＳ１を比較的短時間周期的に閉じることにより、帰還容量Ｃｆの排出を行うようにしてもよい。
【0007】
プリアンプ回路１２０の出力は任意に、プルダウン回路またはプルアップ回路（図１には示されていない）を介して増幅された検出器信号を処理するために適用される信号処理システムに結合されてもよい。プルダウン／プルアップ回路の使用から生じる利点は、増幅された検出器信号における電気的ノイズの低減に寄与し得ること、および／または静電放電（ＥＳＤ）保護を提供し得ることである。
【0008】
さらに図１の例を参照すると、リセットスイッチＳ１が閉じられている（したがって、帰還容量Ｃｆに蓄積された電荷が放電している）期間を、（プリアンプ回路１２０の）リセット期間と呼ぶことができる。リセット期間中、プリアンプ回路１２０の出力は不定であってもよく、増幅された検出器信号として適用できない場合がある。このため、リセット期間は、プリアンプ回路１２０の出力の「デッドタイム」を構成する。したがって、リセット期間をできるだけ短く保つことが有利である。また、リセット期間はプリアンプ回路１２０の増幅動作に中断を与えるため、リセット期間後の正常動作の迅速な再開は、リセット期間から生じる検出性能の乱れをできるだけ小さく抑えるために非常に望ましい。
【0009】
この点に関し、図１の例によるアプローチはリセット期間を実施するための単純な解決策を提供し、一方で、そのようなアプローチの単純な適用はリセット期間中の高いループゲインの結果としての発振をもたらし、電子フィルタリングによって発振を低減しようとするいかなる試みも、典型的には、比較的遅いリセットおよび／またはプリアンプ回路１２０の出力での発振信号の周期をもたらす。上述したように、これらの両側面は不利であり、図１に概略的に説明したもののようなプリアンプによる解決策においてリセット期間を実施及び／又は制御するための改善された解決策が非常に望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
したがって、本発明の目的は、リセット期間の短いリセット期間と、リセット期間後のプリアンプ回路の通常動作の迅速な再開を可能にするプリアンプ回路のための改良されたリセット配置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
以下では、改善されたＣＳＡ設計の基本的な理解を容易にするために、本発明のいくつかの実施形態の簡略化された概要が提供される。この概要は、本発明の広範な概要ではない。これは、本発明の重要なまたは重要な要素を識別することも、本発明の範囲を描写することも意図していない。以下の概要は単に、本発明の例示的な実施形態のより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化された形態で提示する。
【0012】
例示的な実施形態によれば、プリアンプ回路が提供され、プリアンプ回路はプリアンプ回路の入力ノードと出力ノードとの間の第１の電流経路に配置された増幅器と、前記入力ノードと前記出力ノードとの間の第２の電流経路に配置された帰還容量と、前記入力ノードと前記出力ノードとの間の第３の電流経路に配置された調整可能な伝達関数を有するフィードバック回路と、前記第３の電流経路に配置されて、前記フィードバック回路の出力を前記増幅器の入力に選択的に結合し、前記増幅器の入力から前記フィードバック回路の出力を減結合することを可能にするリセットスイッチと、プリアンプ回路内の電圧に応じて、前記プリアンプ回路を通常動作モードに設定し、前記リセットスイッチを閉じて前記プリアンプ回路をリセットモードに設定するリセットスイッチのうちの１つを選択的に開くように配置されたループコントローラとを備え、前記ループコントローラは、前記プリアンプ回路の現在の動作モードに少なくとも部分的に応じて、前記フィードバック回路の伝達関数を調整するように配置される。
【0013】
別の実施例によれば、放射線検出器アセンブリが提供され、放射線検出器アセンブリは、前述した実施例に係るプリアンプ回路と、プリアンプ回路の入力ノードに結合されたその出力を有する放射線検出器素子と、を備える。
【0014】
本発明の特徴と考えられる新規な特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体はその構造およびその動作方法の両方に関して、その追加の目的および利点と共に、添付の図面と関連して読まれるとき、特定の実施形態の以下の説明から最もよく理解されるのであろう。
【0015】
「有する」及び「含む」という動詞は本明細書において、列挙されていない特徴の存在を排除することも要求することもない開放的な限定として使用され、従属請求項に記載された特徴は特に明記しない限り、相互に自由に組み合わせることができ、更に、本明細書全体を通じて「１つの」又は「１つの」、すなわち単数形の使用は、複数を排除しないことを理解されたい。
【0016】
本発明の実施形態は、添付の図面の図において、限定としてではなく、例として示されている。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】当該技術分野で公知の電荷感応増幅器を含むプリアンプ回路の一般的な構造を概略的に示す図である。
【図2A】一例によるプリアンプ回路を概略的に示す図である。
【図2B】一例によるプリアンプ回路を概略的に示す図である。
【図2C】一例によるプリアンプ回路を概略的に示す図である。
【図3A】一例によるフィードバック回路のいくつかの構成要素のブロック図を示す。
【図3B】一例によるフィードバック回路のいくつかの構成要素のブロック図を示す図である。
【図4】一例によるプリアンプ回路のためのループコントローラの幾つかの構成要素のブロック図を示す図である。
【図5A】一例によるプリアンプ回路のためのリセットスイッチを概略的に示す。
【図5B】一例によるプリアンプ回路のリセットスイッチを概略的に示す図である。
【図5C】一例によるプリアンプ回路のリセットスイッチを概略的に示す図である。
【図6】一例による出力段を概略的に示す。
【図7A】一例によるプリアンプ回路のプルダウン回路を概略的に示す。
【図7B】一例によるプリアンプ回路のプルダウン回路を概略的に示す。
【図7C】一例によるプリアンプ回路のプルダウン回路を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
前述の図１を参照して説明した方針に沿って、ＣＳＡに依存するプリアンプ回路１２０はプリアンプ回路１２０の出力における信号の電圧がプリアンプ回路１２０の特性に依存する所定の範囲内に維持される場合にのみ、良好で信頼性のある増幅性能を提供する。放射線検出器素子１１０からの検出器信号を増幅するためのプリアンプとして使用される場合、プリアンプ回路１２０の出力は基本的に、帰還容量Ｃｆに蓄積された放射線誘起信号電荷と放射線検出器素子１１０内の漏れ電流によってそこに蓄積された電荷との複合作用を記述し、したがって、検出器アセンブリ１００がその周囲の放射線を検出するために適用されるとき、プリアンプ回路１２０は、帰還容量Ｃｆに蓄積された電荷がある電荷閾値に達する前に（したがって、プリアンプ回路１２０の出力における増幅された検出器信号が対応する電圧閾値に達する前に）リセットされる必要がある。さらに、前述の方針に沿って、プリアンプ回路１２０の通常動作のためにリセットスイッチＳ１を開いたままにし、プリアンプ回路１２０を短時間リセットするためにリセットスイッチＳ１を定期的に閉じたままにする直接的な手法はプリアンプ回路１２０の遅いリセットおよび／またはプリアンプ回路１２０の出力信号の発振（リンギングとも呼ばれる）のいずれかにつながり、これらはいずれもプリアンプ回路１２０の総合性能にとって有害である。
【0019】
図２Ａは、検出器アセンブリ２００を概略的に示す。検出器アセンブリはプリアンプ回路２２０の入力ノードに結合されたその出力を有する放射線検出器要素１１０を含む。従って、プリアンプ回路２２０は、その入力ノードに設けられた検出器信号を増幅された検出器信号に増幅して、その出力ノードを介して供給するように構成され、増幅された検出器信号を処理するために適用される信号処理システムに結合することができる。非限定的な実施例として、放射線検出器素子１１０は、ＳＤＤのような半導体放射線検出器を含んでもよい。以下では、説明の簡潔さと明確さのために、プリアンプ回路２２０の入力ノードは単に入力（プリアンプ回路２２０の）と呼ばれ、プリアンプ回路２２０の出力ノードは単に出力（プリアンプ回路２２０の）と呼ばれる。本開示で提供される例は放射線検出器素子１１０からの検出器信号の増幅のためのプリアンプ回路２２０の使用を記載するが、これは明瞭さおよび簡潔さのために選択される非限定的な例であり、一方、プリアンプ回路２２０は放射線検出器素子１１０とは異なる源からの信号の増幅のために適用可能である。しかも、開示した例ではプリアンプとして指定されているが、これは非限定的な例であり、プリアンプ回路２２０は必ずしもプリアンプとして機能しない増幅器回路として使用するのに適用可能である。
【0020】
図２Ａの例ではプリアンプ回路２２０がプリアンプ回路２２０の入力に結合されたその入力を有する増幅器２２１を備え、一方、増幅器２２１の出力はプリアンプ回路２２０の出力に結合される。プリアンプ回路１２０と同様に、図２Ａの例においても、プリアンプ回路２２０において、帰還容量Ｃｆは増幅器２２１と並列に、言い換えれば、増幅器２２１、増幅器２２１および帰還容量Ｃｆの入出力間に結合され、それによって、ＣＳＡを構成する。増幅器２２１は例えば、折り畳みカスコード増幅器を含むことができる。増幅器２２１の入力段は例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含んでもよく、このトランジスタは線形、丸形または凸形の多角形（例えば、八角形）の形成を有する可能性がある。増幅器２２１の出力はフィードバック回路２２２の入力にさらに結合され、フィードバック回路２２２の（シグナル）出力はリセットスイッチＳ２を介して増幅器２２１の入力に結合される。増幅器２２１は、調整可能な利得を有する増幅回路を備える。フィードバック回路２２２は、調整可能な伝達関数を有する回路構成を備える。いくつかの例では、フィードバック制御回路２２２がループコントローラ２２４から受信された１つまたは複数の制御信号（以下で提供される例を介してより詳細に説明される）に従って、リセットスイッチＳ２のバイアスを調整または修正するように構成され得る。この点に関して、フィードバック回路２２２は、フィードバック回路２２２の制御アウトプットを介してリセットスイッチＳ２のバイアスを制御するように構成され得る。
【0021】
リセットスイッチＳ２は、通常動作モードまたはリセットモードで動作するようにプリアンプ２２０を設定するために印加される。リセットスイッチＳ２は、いくつかの例では調整可能なバイアスを有することができる好適なトランジスタ構成を使用することによって実施することができる。以下では、リセットスイッチＳ２の非限定的な実装例について説明する。フィードバック回路２２２はループコントローラ２２４の制御のもとでリセットスイッチＳ２のバイアスを調整することができ、バイアス調整はフィードバック回路２２２の入力で受信される信号の特性（例えば、電圧および／または電流）に少なくとも部分的に依存して実行することができる。特定の例として、フィードバック回路２２２は、プリアンプ回路２２０の現在の動作形態に応じて、および／またはフィードバック回路２２２の電流伝達機能に応じて、リセットスイッチＳ２のバイアスを異なって設定または調整することができる。
【0022】
増幅器２２１からの出力信号は、フィードバック回路２２２を介して処理される。前述のように、フィードバック回路２２２は調整可能な（例えば、選択可能である）伝達関数を有してもよく、フィードバック回路２２２の（信号）出力は、現在適用されている伝達関数に従って、増幅器２２１からの出力信号に基づいて導出されてもよい。フィードバック回路２２２の内部構造および／または動作に関連するこれらの態様および他の態様は、以下の例を介して説明される。
【0023】
図２Ａの例では、プリアンプ回路２２０がさらに、フィードバック回路２２２の出力およびプリアンプ回路２２０の出力（したがって、増幅器２２１の出力）が結合されたループコントローラ２２４を含む。ループコントローラ２２４は、フィードバック回路２２２の出力における電圧および／または増幅器２２１の出力における電圧に少なくとも部分的に基づいてリセットスイッチＳ２を制御するように構成され、ループコントローラ２２４はさらに、増幅器２２１の動作および／またはフィードバック回路２２２の動作を、プリアンプ回路２２０の現在の動作モードに少なくとも部分的に依存して調整するように構成される。この点に関する調整は例えば、以下のうちの１つ以上を含んでもよい。
【0024】
ループコントローラ２２４は増幅器２２１の利得を、少なくとも部分的にはプリアンプ回路２２０の現在の動作モードに依存して調整するように構成されてもよい。
【0025】
ループコントローラ２２４はプリアンプ回路２２０の現在の動作モードに少なくとも部分的に依存してフィードバック回路２２２の伝達機能を調整（例えば、選択）し、および／またはフィードバック回路２２２を制御して、それに応じてリセットスイッチＳ２のバイアスを調整または選択するように構成されてもよい。
【0026】
すなわち、リセットスイッチＳ２、アンプ２２１、フィードバック２２２は、ループコントローラ２２４の制御によって少なくとも部分的に動作することができる。ループコントローラ２２４は、１つまたは複数の制御信号２３１（図２に破線で示す）を介してリセットスイッチＳ２の制御を提供することができる。同様の方針に沿って、ループコントローラは、１つまたは複数のそれぞれの制御信号２３２、２３３（図２Ａにそれぞれの破線として同様に示される）を介して、増幅器２２１および／またはフィードバック回路２２２の調整を提供することができる。リセットスイッチＳ２に発行される制御信号２３１は、リセットスイッチＳ２をオープン状態にセットするか、またはリセットスイッチＳ２を閉鎖状態にセットする１つ以上の制御信号を含むことができる。増幅器２２１に発行される制御信号２３２は、それに応じて増幅器２２１の利得を設定または調整する１つまたは複数の制御信号を含むことができる。同様の方針に沿って、フィードバック回路２２２に発行される制御信号２３３は、それに応じてフィードバック回路２２２の伝達関数を調整または選択させる１つまたは複数の制御信号を含むことができる。制御信号（複数可）２３３は例えば、プリアンプ回路２２０の現在の動作モードの指示を含むことができる。
【0027】
図２Ａに図示するように、ループコントローラ２２４は、電圧トラッカ２２５およびリセットコントローラ２２７を含んでもよい。ループコントローラ２２４のこれら２つの要素によって提供される動作は、非限定的な例を介して以下に説明される。リセットスイッチＳ２の制御に関して、ループコントローラ２２４はリセットスイッチＳ２を開状態および閉鎖状態のうちの一方に設定することによって、プリアンプ回路２２０を通常動作モードおよびリセットモードのうちの一方に設定することを制御するように構成され、リセットスイッチＳ２を開状態に設定することはプリアンプ回路２２０を通常動作モードで動作させることになり、その間、プリアンプ回路２２０の増幅器２２１は検出器信号を増幅された検出器信号に増幅する役割を果たし、一方、リセットスイッチＳ２を閉鎖状態に設定することはプリアンプ回路２２０をリセットモードで動作させることになり、その間、増幅器２２１の出力は定義されておらず、したがって、増幅された検出器信号として適用結果ないことがある。リセットモードでプリアンプ回路２２０を動作させる期間は前述したように、リセット期間と呼ばれ、プリアンプ回路２２０の出力の「デッドタイム」と考えられる。
【0028】
図２Ｂは、ループコントローラ２２４の一部のみがプリアンプ回路２２０の一部として提供される、図２Ａに描かれた検出器アセンブリ２００の変形を概略的に示す。特に、図２Ｂの例ではリセットコントローラ２２７がプリアンプ回路２２０の一部として提供され、一方、電圧トラッカ２２５はプリアンプ回路２２０の外部に提供される。その結果、図２Ｂの例では、プリアンプ回路２２０内に設けられたリセットコントローラ２２７がプリアンプ回路２２０の外部にある電圧トラッカ２２５から制御信号を受け取り、増幅器２２１の動作および／またはフィードバック回路２２２の動作を調整するためのそれぞれの制御信号２３２、２３３、２３１、ならびにリセットスイッチＳ２を開状態および閉状態の一方に設定するための制御信号を導出する。
【0029】
プリアンプ回路２２０は、図２Ａおよび図２Ｂの図に描かれているものに加えて、さらなる要素を含んでもよい。したがって、概して、プリアンプ回路２２０はプリアンプ回路２２０の入力ノードと出力ノードとの間の第１の電流経路に配置された増幅器２２１を備え、帰還容量Ｃｆはプリアンプ回路２２０の入力ノードと出力ノードとの間の第２の電流経路に配置される。さらに、プリアンプ回路はフィードバック回路２２２と、プリアンプ回路２２０の入力ノードと出力ノードとの間の第３の電流経路の間に配置されたリセットスイッチＳ２とを備え、それによって、リセットスイッチＳ２はフィードバック回路２２２の出力を増幅器２２１の入力に選択的に結合すること（プリアンプ回路２２０をリセットモードで動作するように設定すること）、またはフィードバック回路２２２の出力を増幅器２２１の入力から切り離すこと（プリアンプ回路２２０を通常動作モードで動作するように設定すること）を可能にする。
【0030】
プリアンプ回路２２０の通常動作モードでは、すなわち、リセットスイッチＳ２が開いているとき、増幅器２２１の利得は（例えば、ループコントローラ２２４からの制御信号２３２に応じて）増幅器がプリアンプ回路２２０の入力に供給される信号（例えば、放射検出器要素１１０からの検出器信号）の（期待される）特性を考慮して、および／またはプリアンプ回路２２０の出力に結合された回路またはシステム（例えば、増幅された検出器信号を処理するように意図された信号処理システム）の特性を考慮して、所望の増幅性能を提供するように機能する所定の静止利得を適用するように制御されてもよい。非限定的な例として、通常動作モード中の増幅器２２１の利得は例えば、数デシベル（ｄＢ）から１００ｄＢまでの範囲で所望の増幅をもたらす適切な値であってもよい。
【0031】
一例ではプリアンプ回路２２０の通常動作モードにおいて、フィードバック回路２２２の伝達関数は予め定義された方法で選択または調整されてもよい。プリアンプ回路２２０の通常動作モードで適用される伝達関数はリセットスイッチＳ２の端子（例えば、「入力ノード」および／または「出力ノード」）から（半導体）基板へ、および／またはリセットスイッチＳ２のバルクノードから（半導体）基板へ、リセットスイッチＳ２を通る漏れ電流を低減または最小化するように構成されてもよい。この点に関する一例として、通常動作モード中のフィードバック回路２２２の伝達関数は、固定された所定の伝達関数であってもよい。別の例では、通常動作モード中の伝達関数がフィードバック回路２２２の出力における電圧に依存して、および／またはプリアンプ回路２２０の出力における電圧に依存して、（さらに）選択または調節されてもよい。
【0032】
さらに、通常動作モードにおけるプリアンプ回路２２０の動作を参照すると、フィードバック回路２２２はリセットスイッチＳ２の端子（例えば、「入力ノード」および／または「出力ノード」）から（半導体）基板へ、および／またはリセットスイッチＳ２のバルクノードから（半導体）基板への、リセットスイッチＳ２を通る漏れ電流を低減または最小化するために、リセットスイッチＳ２のバイアスを設定または調整するように構成されてもよい。この点に関して、バイアス制御は例えば、フィードバック回路２２２の制御アウトプットを介して、リセットスイッチＳ２のバイアス電圧および／またはバイアス電流をそれに応じて設定または調整する１つ以上のバイアス制御信号２３４を発行するフィードバック回路２２２を含んでもよい。この点に関して、非限定的な例として、リセットスイッチＳ２のバイアス電圧はリセットスイッチＳ２の電圧を最小化するために、アンプ２２１のインプット電圧を追跡するように設定されてもよい。別の非限定的な例は例えば、プリアンプ２２０の入力に結合された検出器要素１１０によって引き起こされる任意の他の電流による増幅器２２１の入力における電圧変化を補償するために、バイアス電圧を、リセットスイッチＳ２を通る小さな漏れ電流を引き起こす値に設定することを含む。
【0033】
図２Ｃは図２Ａに示された検出器アセンブリ２００の別の変形例を概略的に示し、バイアス制御信号２３４を介したリセットスイッチＳ２のバイアス制御はフィードバック回路２２２の代わりにループコントローラ２２４（例えば、リセットコントローラ２２７）によって提供される。図２Ａの例による検出器アセンブリ２００の変形として図２Ｃに示されているが、図２Ｂの例による検出器アセンブリ２００においても、リセットスイッチＳ２のバイアス制御の提供に関する同様の修正を適用することができる。
【0034】
本明細書では、バイアス制御信号２３４が例えば、リセットスイッチＳ２を、それぞれの制御信号に従ってバイアス電圧を供給する電圧源に接続すること、および／またはそれぞれの制御信号に従ってバイアス電流を供給することを可能にする、実際のバイアス電圧および／またはバイアス電流、またはそれぞれの制御信号を包含して、広く解釈されるべきである。バイアス制御信号２３４を実施する方法にかかわらず、バイアス電圧を供給するための電圧源は、プリアンプ回路２２０の一部として提供されてもよく、または外部電圧源が印加されてもよい。同様の方針に沿って、代替的にまたは追加的に、バイアス制御信号２３４を実施する方法にかかわらず、バイアス電流を提供するための電流源は、プリアンプ回路２２０の一部として提供されてもよく、または外部電流源が適用されてもよい。
【0035】
図３Ａは、非限定的な実施例による、フィードバック回路２２２の幾つかの論理構成要素のブロック図を示す。図３の概略図ではアンプ２２１の出力が第１の伝達関数Ｆ１（ｓ）および第２の伝達関数Ｆ２（ｓ）に結合されているのに対し、第１および第２の伝達関数Ｆ１（ｓ）のうちの１つはループコントローラ２２４から（例えば、リセットコントローラ２２７から）受信した制御信号２３３に従ってスイッチ２２３を設定することによって、フィードバック回路２２２の出力に選択的に結合されている。ここで、例えば、第１の伝達関数Ｆ１はプリアンプ回路２２０の通常動作モードを示す制御信号２３３に応答して選択されてもよく、第２の伝達関数Ｆ２はプリアンプ回路２２０のリセットモードを示す制御信号２３３に応答して選択されてもよい。第１および第２の伝達関数Ｆ１（ｓ）、Ｆ２（ｓ）は、それらが提供する振幅および／または周波数反応において互いに異なることがある。この点において、第２の伝達関数Ｆ２（ｓ）から生じる振幅は、第１の伝達関数Ｆ１（ｓ）から生じる振幅および／または第２の伝達関数Ｆ２（ｓ）の周波数応答から生じる振幅よりも、第１の伝達関数Ｆ１（ｓ）から生じる振幅よりも広い周波数に及ぶ可能性がある。
【0036】
図３Ｂは別の非限定的な実施形態によるフィードバック回路２２２のいくつかの論理構成要素の構成図を示し、リセットスイッチＳ２のバイアスもフィードバック回路２２２を介して提供される。それに加えて、図３Ａを参照して上述した動作に加えて、フィードバック回路２２２の伝達関数の選択はループコントローラ２２４から（例えば、リセットコントローラ２２７から）受信された制御信号２３３に従ってバイアス制御信号２３４を選択することをさらに意味し、それによって、プリアンプ回路２２０の現在の動作モードに応じてリセットスイッチ２２２のバイアスを調整する。
【0037】
しかしながら、図３Ａおよび図３Ｂの実施例を参照する第１および第２の伝達関数Ｆ１（ｓ）、Ｆ２（ｓ）の記述は概念的なものであり、図３Ａおよび図３Ｂに、図を分かりやすくするために別個の独立した論理ブロックとして示したとしても、第１および第２の伝達関数Ｆ１（ｓ）、Ｆ２（ｓ）は、第１および第２の伝達関数Ｆ１（ｓ）、Ｆ２（ｓ）を提供する回路の１つ以上の構成要素および／または１つ以上の構成要素を共有するそれぞれの回路によって提供されてもよく、通常動作モードおよびリセットモードではＦ２（ｓ）が異なって動作するように調整される。
【0038】
リセットスイッチＳ２のバイアスを制御すること、および／または、プリアンプ回路２２０の前述のような通常動作モード中にフィードバック回路２２２の伝達機能を選択または調整することから生じる有利な点がリセットスイッチＳ２を通る（例えば、リセットスイッチＳ２を実装するために適用され得るトランジスタ構成を通る）漏れ電流が低減されるか、または完全に排除されることによって、プリアンプ回路２２０の出力における（増幅された）信号の雑音レベルが低減されることである。
【0039】
前述のように、ループコントローラ２２４はフィードバック回路２２２の出力とプリアンプ回路２２０の出力（すなわち、増幅器２２１の出力）に結合され、従って、フィードバック回路２２２から、及び増幅器２２１からそれぞれの出力信号を受信する。図４は、一例によるループコントローラ２２４のいくつかの構成要素のブロック図を示す。図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃにも示されるように、ループコントローラ２２４は電圧トラッカ２２５およびリセットコントローラ２２７を備えることができ、ループコントローラ２２４（例えば、リセットコントローラ２２７）は、リセットスイッチＳ２を選択的に開閉するための１つまたは複数の制御信号２３１と、アンプ２２１のゲインを設定または調整するための１つまたは複数の制御信号２３２と、フィードバック回路２２２の伝達機能を調整または選択するための１つまたは複数の制御信号２３３とを発行することができる。さらに、リセットスイッチＳ２のバイアス制御がループコントローラ２２４によって提供される例ではループコントローラ２２４（例えば、リセットコントローラ２２７）は１つまたは複数のバイアス制御信号２３４を発行することができる。
【0040】
例えば、プリアンプ回路２２０の通常動作中、電圧トラッカ２２５はフィードバック回路２２２の出力における電圧を所定の閾値電圧Ｖｔｈ，２２２と比較し、フィードバック回路２２２の出力における電圧が電圧閾値Ｖｔｈ，２２２を超えることに応じてリセット周期をトリガする。そのようなトリガは、リセットスイッチＳ２をそれに応じて動作させるために制御信号２３１を印加することができるトリガ信号またはトリガコマンドをリセットコントローラ２２７に発行する電圧トラッカ２２５を含むことができる。一例によれば、リセットコントローラ２２７は、リセット期間のトリガに応じて直接的にリセットスイッチＳ２を閉じ、それによって追加の遅延なしにリセット期間を開始する。別の例によれば、リセット期間のトリガにより、リセットコントローラ２２７はタイマを最初の所定の期間実行するように設定し、リセットコントローラ２２７は、タイマの経過に応じてリセットスイッチＳ２を閉じ、それによって、最初の所定の期間が経過した後にリセット期間を開始する。
【0041】
別の例では、電圧トラッカ２２５がフィードバック回路２２２の出力における電圧の代わりに、増幅器２２１の出力における（すなわち、プリアンプ回路２２０の出力における）電圧を監視し、増幅器２２１の出力における電圧が所定の電圧しきい値Ｖｔｈ，２２１を超えることに応じて、リセット周期をトリガするように構成されてもよい。さらなる実施形態では、電圧トラッカがフィードバック回路２２２の出力における電圧および増幅器２２１の出力における電圧の両方を監視し、電圧閾値Ｖｔｈ，２２２を超えるフィードバック回路２２２の出力における電圧および／または電圧閾値Ｖｔｈ，２２１を超える増幅器２２１の出力における電圧に応じて、リセット周期をトリガするように構成されてもよい。
【0042】
電圧トラッカ２２５がフィードバック回路２２２の出力における電圧が電圧しきい値Ｖｔｈ，２２２を超えること、および／または増幅器２２１の出力における電圧が電圧しきい値Ｖｔｈ，２２１を超えることに応じて、リセット周期をトリガする上記の例ではそれぞれの出力電圧が（増幅器２２１の特性に依存する）特定のそれぞれの最高電圧に向かって飽和するという基本的な想定がある。代替の実施形態ではフィードバック回路２２２および増幅器２２１の出力電圧が接地電位に向かって飽和し、そのような手法ではプリアンプ回路２２０の通常動作モード中に、電圧トラッカ２２５はフィードバック回路２２２の出力における電圧を所定のしきい値電圧Ｖ’ｔｈ，２２２と比較し、かつ／または増幅器２２１の出力における電圧を所定のしきい値電圧Ｖ’ｔｈ，２２１と比較し、フィードバック回路２２２の出力における電圧が電圧しきい値Ｖ’ｔｈ，２２２を超えない（すなわち、電圧しきい値Ｖ’ｔｈ，２２２を下回る）こと、および／または増幅器２２１の出力における電圧が電圧しきい値Ｖ’ｔｈ，２２１を超えない（すなわち、電圧しきい値Ｖ’ｔｈ，２２１を下回る）ことに応じて、リセット周期をトリガする。上述の方針に沿って、リセット期間のトリガはリセットコントローラ２２７が制御信号２３１を介して、遅延なしに、または第１の期間によって規定される遅延の後に、リセット期間を開始することをもたらし得る。
【0043】
さらなる例では、ループコントローラ２２４が（図２Ａ、図２Ｂ、および図４に示すように）外部リセット信号を受信するための入力を任意選択でさらに備えることができる。この入力を介した外部リセット信号（例えば、リセットコマンドまたはリセットパルス）の受信はループコントローラ２２４にリセット期間をトリガさせ、その結果、リセットコントローラ２２７に、遅延なしに、または第１の期間によって規定される遅延の後にリセット期間を開始させる。さらに別の例では、ループコントローラ２２４が電圧トラッカ２２５を省略（動作）し、代わりに、例えば所定の時間隔で、所定のプロファイルに従ってリセット期間をトリガすることができる。このシナリオでは、リセット期間のトリガが通常、リセットコントローラ２２７が遅延なしにリセット期間を開始することになる。
【0044】
リセットモードでは増幅器２２１の動作が１つ以上の制御信号２３２を介してリセットコントローラ２２７によって調整され、増幅器２２１の利得はプリアンプ回路２２０の通常動作モード中に印加される所定の静的値よりも小さい値に設定または調整される。利得制御は、増幅器２２１の利得を直接設定または調整すること、またはその利得が所望の方法で調整されるように増幅器２２１の動作を調整することを含んでもよい。リセットモードでは、増幅器２２１の利得（例えば、開ループ利得）は１未満（例えば、増幅器２２１の利得を定義または表現する正確な方法に応じて、１ｄＢ未満または０ｄＢ未満）の小さな値に下げられる。この点に関する非限定的な例には、リセットコントローラ２２７がプリアンプ回路２２０の通常動作モード中に印加される所定の静的値よりも小さい第２の所定の静的値に増幅器２２１の利得を設定影響調整することを引き起こす１つ影響複数の制御信号を発行すること、リセットコントローラ２２７が所定の時間関数に従って増幅器の利得を設定影響調整することをもたらす１つ影響複数の制御信号を発行すること、影響リセットコントローラ２２７が増幅器２２１の出力における電圧に応じて、および／影響フィードバック回路２２２の出力における電圧に応じて、リセットモード中に増幅器２２１の利得を調整することをもたらす１つ影響複数の制御信号を発行することが含まれる。リセットモード中に増幅器２２１の利得を低減することは例えば、リセット期間の迅速な完了に寄与し、及び／又はリセット期間中及びリセット期間の直後にプリアンプ回路２２０の出力信号における発振（いわゆるリンギング効果）及び／又は他の望ましくない非線形効果を低減することに寄与する。
【0045】
リセット制御部２２７はリセットモードでの動作を参照すると、帰還容量Ｃｆに蓄積された電荷の制御された放電を容易にするために、プリアンプ２２０の少なくとも一つの側面の動作を調節するように動作する。この点に関して、リセットコントローラ２２７は帰還容量Ｃｆの迅速な放電を可能にするように、リセットスイッチＳ２のバイアスを設定または調整するように、フィードバック回路２２２の動作を調整するように構成されてもよい。この点に関して、前述のように、バイアス制御は例えば、フィードバック回路２２２が、リセットスイッチＳ２のバイアス電圧および／またはバイアス電流をそれに応じて設定または調整する１つまたは複数のバイアス制御信号２３４を発行することを含むことができる。これに関連する非限定的な例として、リセットスイッチＳ２のバイアス電圧はリセット電流を増大させるため、および／またはリセットタイムを短縮するために、回路内で利用可能な最低電位に設定されてもよい。別の例では、上述のように、リセットスイッチＳ２のバイアス制御は代わりに、ループコントローラ２２４を介して（例えば、リセット制御装置２２７によって）提供されてもよい。
【0046】
リセットモードにおけるプリアンプ回路２２０の動作を調整するリセットコントローラ２２７の別の例として、リセットコントローラ２２７からの１つまたは複数の制御信号２３３はリセット期間中、例えば、以下のいずれかの方法で、フィードバック回路２２２の動作を設定または調整する結果となり得る。
【0047】
一例では、フィードバック回路２２２の伝達関数が時間の予め定義された関数に従って調整または選択される。この点に関して、フィードバック回路２２２の動作は、その伝達関数が所定のサイクル、パターン、または規則に従って変化するように調整され得る。
【0048】
別の例では、フィードバック回路２２２の伝達関数が増幅器２２１の出力における電圧に依存して調整または選択される。
【0049】
したがって、リセット期間中、フィードバック回路２２２の伝達関数は、時間とともに変化してもよい。リセット期間中のフィードバック回路２２２の動作の変化は、リセット期間中のフィードバック回路２２２および増幅器２２１を通るフィードバックループの全体的な伝達関数の変化をもたらし得る。これは、次に、プリアンプ回路２２０の出力電圧の低下、したがって、フィードバック回路２２２の入力電圧の低下をもたらし、その結果、その入力電圧がその所定の入力電圧範囲外であるために、フィードバック回路２２２の異常な動作が生じる可能性がある。
【0050】
リセットモード中の増幅器２２１のゲインの減少と同様に、プリアンプ回路２２０のリセットモード中のフィードバック回路２２２の伝達関数の選択または調節、および／またはリセットスイッチＳ２のバイアス制御も、例えば、リセット期間の迅速な完了に寄与し、および／またはリセット期間中およびその直後のプリアンプ回路２２０の出力信号における発振（いわゆるリンギング効果）および／または他の望ましくない非線形効果を減少させる。
【0051】
リセット期間は固定された所定の持続時間を有してもよく、またはリセット期間の持続時間は可変であってもよく、プリアンプ回路２２０のある点における特性、例えば、増幅器２２１の出力における電圧（すなわち、プリアンプ回路２２０の出力における電圧）に依存してもよい。前者のアプローチの一例として、リセットコントローラ２２７はリセット期間の開始時に、第２の所定の期間にわたって動作し、タイマが経過するのに応じてフィードバックスイッチＳ２を開くように設定され、それによって、所定の期間を有するリセット期間を提供するように構成されてもよい。後者の手法の非限定的な例として、リセット制御装置２２７は増幅器２２１の出力における電圧に応答して、またはフィードバック増幅器２２０の他の所定の点における電圧が所定の電圧しきい値Ｖｔｈ，ｒｅｓｅｔを超えないことに応答して、フィードバックスイッチＳ２を開くように構成されてもよく、それによって、帰還容量Ｃｆの（充分な程度の）放電が生じたことを検出した後に、リセット周期を終了させる。
【0052】
上述したように、リセットスイッチＳ２は、適当なトランジスタ構成を用いて設けることができる。リセットスイッチＳ２の有利な設計は通常モード、すなわちリセットスイッチＳ２がオープン状態にあるときの動作中に、リセットスイッチＳ２を通る漏れ電流から生じる雑音を最小にすることを目的とする。典型的には、１つまたは複数のＦＥＴに依存するトランジスタ構成における重要なノイズ源が抵抗性チャネル熱ノイズおよびチャネルフリッカ（１／ｆ）ノイズを含む。さらに、非常に低いノイズソリューションを対象とする場合、さらなるノイズ源としては、ゲートおよび基板抵抗に起因する熱ノイズ、ドレイン－基板およびソース－基板ダイオードからのリーク電流誘起ショットノイズが挙げられる。この点に関して、リセットスイッチＳ２を実施する際に１つ以上の絶縁ＭＯＳデバイス（ＰＭＯＳまたはＮＭＯＳ）を使用することは、それらがそのような雑音源の影響を低減するのに役立つので、好都合である。この点に関する例として、例えば、ＩＥＥＥ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ＆ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ、Ｖｏｌ．のＡｈｍｅｄ Ｈｅｌｍｙ及びＭｏｈａｍｍｅｄ Ｉｓｍａｉｌによる論文「ｔｈｅ ＣＨＩＰ－Ａ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｎ ＲＦ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」を参照されたい。２２， ２００６年９月～１０月の５日に、ＭＯＳデバイスなどのチップにおける信号分離に関する詳細な議論を行う。
【0053】
絶縁されたＮＭＯＳデバイスの使用は、回路の基板とは別にバルク端子のバイアスを可能にする。これにより、隔離されたＭＯＳトランジスタを用いて構成されたスイッチのリーク電流を最小限に抑える結果となる方法で、バルクおよび基板バイアス電圧を選択することが可能となる。また、トランジスタバルクと回路基板との間に付加的な逆バイアスｐｎ接合が形成されるので、基板からのノイズ結合は、分離されたＭＯＳトランジスタの助けによって最小化することができる。さらに、絶縁されたＭＯＳ装置は、また、通常、低いノイズレベルに達することを可能にするために適用される、小さなサイズのそのようなＭＯＳ装置においても、その中に適用されるダイオード－スタック構造に起因する静電放電（ＥＳＤ）に対する保護を提供する。以下に、このようなリセットスイッチＳ２の設計の非限定的な事例を説明する。
【0054】
図５Ａは、リセットスイッチＳ２が４端子ＮＭＯＳ装置として設けられている例によるＮＭＯＳベースのリセットスイッチＳ２を概略的に示す。この場合、ＮＭＯＳ装置のソースは増幅器２２１の入力に結合され、ＮＭＯＳ装置のドレインはフィードバック回路２２２の出力に結合され、ＮＭＯＳ装置のゲートはリセットコントローラ２２７の制御出力に結合される。（おそらくフィードバック回路２２２またはループコントローラ２２４からのバイアス制御信号の制御下にある）ＮＭＯＳ装置のバイアスは、ＮＭＯＳ装置のバルク／基板端子を介して提供されてもよい。
【0055】
図５Ｂは一例による別のＮＭＯＳベースのリセットスイッチＳ２を概略的に示しており、ここでは、リセットスイッチＳ２が６端子ＮＭＯＳ装置として設けられている。この場合、ＮＭＯＳ装置のソースは増幅器２２１の入力に結合され、ＮＭＯＳ装置のドレインはフィードバック回路２２２の出力に結合され、ＮＭＯＳ装置のゲートはリセットコントローラ２２７の制御出力に結合される。ＮＭＯＳ装置のバイアス（おそらく、フィードバック回路２２２からのバイアス制御信号）またはループコントローラ２２４からのバイアス制御信号）は、ＮＭＯＳ装置のバルク、基板、又はディープＮウェル端子を介して供給されてもよい。
【0056】
図５Ｃは例えば、ＰＭＯＳベースのリセットスイッチＳ２を示し、リセットスイッチＳ２は、５端末ＰＭＯＳ装置として提供される。これにより、ＰＭＯＳ装置のソースは増幅器２２１の入力に結合され、ＰＭＯＳ装置のドレインはフィードバック回路２２２の出力に結合され、ＰＭＯＳ装置のゲートはリセットコントローラ２２７の制御出力に結合される。ＰＭＯＳ装置のバイアスは（おそらくフィードバック回路２２２またはループコントローラ２２４からのバイアス制御信号の制御下で）、ＰＭＯＳ装置のバルク／ｎウェル端子を介して提供されてもよい。
【0057】
図６に概略的に示すように、プリアンプ回路２２０の出力は、プリアンプ回路２２０を安定化させ、リセット期間中に帰還容量Ｃｆをディスチャージするのにかかる時間を短縮するために設けられた出力段２２８を含む、増幅された検出器信号を処理するために適用される回路または信号処理系に結合されてもよい。出力段２２８は基本的に、プリアンプ回路２２０と並列に結合された可変インピーダンスを有する回路として機能し、出力段２２８の使用から生じる有利な効果は、（さらに）増幅された検出器信号における低減された電気ノイズおよび／または（改善された）ＥＳＤ保護を含み得る。
【0058】
出力段２２８は、プルダウン回路またはプルアップ回路を備えることができる。プリアンプ回路２２０とは別個の実体として図６の例に図示されているが、出力段２２８はプリアンプ回路２２０に含まれる要素として設けられてもよい。このような例では、出力段２２８の出力がプリアンプ回路２２０の出力を構成する。出力段２２８として使用するために適用可能なプルダウン回路およびプルアップ回路の非限定的な例は、図７Ａ～７Ｃに概略的に示され、以下に簡単に説明される。
【0059】
図７Ａは、ダイオード接続されたＮＭＯＳトランジスタとして出力段２２８を設ける例を概略的に示す。
【0060】
図７Ｂは、出力段２２８に電流源ＮＭＯＳトランジスタ（４端子ＮＭＯＳデバイス）を設ける例を概略的に示す。トランジスタバルク端子は、標準的な配置でシリコン基板に接続されている。
【0061】
図７Ｃは、出力段２２８を電流源ＮＭＯＳトランジスタ（６端子ＮＭＯＳデバイス）として設ける例を概略的に示す。トランジスタサブ端子は、標準的な配置でシリコン基板に接続されている。他の端子（ゲート、バルク、又はドレイン）はノイズおよびリセット動作に関して最高の性能を達成するために、自由な方法でバイアス電圧に接続することができる。
【0062】
したがって、出力段２２８は、（ｎ個の絶縁された）ＮＭＯＳデバイスおよび抵抗器を含む回路を含んでもよい。そのような出力段２２８は２つの目的、すなわち、プルダウン（またはプルアップ）回路およびＥＳＤ保護回路を果たすことができる。この点に関する一例として、例えば、ソース縮退抵抗と共にバイアスされたＭＯＳＦＥＴを含む出力段２２８内の増幅器はプルダウン回路を果たすことができるが、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードはＥＳＤ保護構造を果たすことができる。絶縁されたＭＯＳＦＥＴを使用することは、寄生ダイオードを、例えば（半導体）基板に向かうだけでなく、最適化された方法でバイアスする、または接続するという追加の利点を提供する。ここで、出力段２２８内の増幅器は、抵抗のみが印加される場合と比較して、より高い出力インピーダンスを提供する。この点に関し、（半導体）基板内に配置された高値抵抗器は通常、コストが増加し、出力に余分な寄生容量が生じる、より大きな面積を必要とするのであろう。出力段２２８内の増幅器はダイオードなどの別個のＥＳＤ装置が適用される場合と比較して、出力内の（熱的な）ノイズを最適化（例えば、最小化）することをさらに可能にする。
【0063】
上記では、通常動作モードまたはリセットモードでプリアンプ回路２２０を選択的に動作させることを参照した。これらの２つのモードの各々において費やされる期間の間の正確な関係は例えば、プリアンプ回路２２０の入力に供給される信号の特性（例えば、その電流、電圧、及び／又は時間にわたるその変動）、プリアンプ回路２２０を実施するために適用される構成要素の特性、及びプリアンプ回路２２０の所望の性能に依存するが、一般に、２つのリセット期間の間の通常動作モードにおける単一の期間は典型的にはミリ秒のオーダーの持続時間を有し、一方、通常動作モードにおける２つの期間の間のリセットモードにおける単一の期間は典型的にはナノ秒のオーダーの持続時間を有する。
【0064】
前述の説明に記載された特徴は、明示的に記載された組み合わせ以外の組み合わせで使用されてもよい。特定の特徴を参照して機能を説明したが、これらの機能は説明されているか否かにかかわらず、他の特徴によって実行可能であってもよい。特定の実施形態を参照して特徴を説明してきたが、これらの特徴は説明されているか否かにかかわらず、他の実施形態にも存在し得る。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【国際調査報告】