JUICE/RPWI/SCM Kick off audit JuiceMagIC LPP/CNES/CEA Laboratoire de Physique des Plasmas Ecole Polytechnique, France Mercredi 01 Fervier 2016

La Mission JUICE Mission de l’agence spatiale européenne (ESA). Le LPP fournit l’instrument SCM du consortium RPWI SCM : Antenne permettant la caractérisation des composantes magnétiques des ondes dans la bande 0.1Hz – 20 kHz. Magnétomètre à induction (Fluxmètre) Pré-amplificateur faible bruit Support mécanique Objectif scientifique de SCM : Etude de la microphysique de l’électrodynamiques du système Jovien. Reconnexion magnétique Accélération et chauffage de particule Transfert d’energie dans un milieu non collisionnels (interactions ondes-particules) Emission aurorale

Le magnetometre à induction Repose sur la loi de Lenz. Le capteur se compose d’un noyau ferromagnétique bobiné muni d’un blindage électrostatique. Permet la mesure des composantes magnetiques des ondes de 100mHz à plusieur kHz. Une contre-réaction de flux permet de s’affranchir de la résonance et d’avoir un gain constant sur 2-3 decades. THEMIS SCM

RPWI

Emplacement de l’instrument

RPWI/SCM Plateforme Signaux analogiques amplifiés ASIC Alimentation regulée Signaux analogiques amplifiés 10,2 m ASIC Pour atteindre la performance requise (4fT/sqrt(Hz)) le preampli doit etre intégré au plus près du senseur

RPWI/SCM Requirements Bandwidth (monoband) 0.1 Hz to 20 kHz NEMI 8 pT/√Hz (at 1 Hz) 0.6 pT/√Hz (at 10 Hz) 0.06 pT/√Hz (at 100 Hz) 7-8 fT/√Hz (at 1 kHz & 20 kHz) 4 fT/√Hz (at 4 kHz) Masse (SC + PA) (+10%) < 700 g Power consumption (+6V/gnd) < 250 mW Sensor size Length = 200mm, diameter = 20mm Location JMAG Boom at 10,2m from S/C Temperature range -160°C / +90°C Electrical interface 3 analog signals + 1 CAL signal from LF Analyzer + power supply line

JuiceASIC ASIC V Fb V In V Out LFR V Cal V LFR Objectif : Faible bruit : 4 nV/sqrt(Hz) @ 10 Hz / 80 dB gain Faible consommation Power< 250 mW Forte tenue aux radiations 300 krads TID Stable en temperature 100 K - 373 K Heritage: DeepMagIC , OhmicMagic Techno : Bulk CMOS 0.35µm. Consommation : 16 mW Radiations : 305 kRad Temperature : 100° K Bruit@ 10 Hz : 4nV/sqrt(Hz) ASIC V In LFR V Out V Cal V LFR

JuiceASIC G1 G2 Référence de tension BG V(T)=Cte Vbias Vref Vdd LFR Régulation Vsat -> Vdd Régulation Vdd -> Vref Circuit de Polarisation Vbias Vref Vdd LFR V sat V Cal V Out V In VBg V Fb Calibration AMPLI REGUS CAL

Chronologie de développement

JuiceASIC_V3