Shiming.DENG – LAL – Juin , 2010 Circuit de lecture pour Hodoscopes Shiming DENG.

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1 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 2010 Circuit de lecture pour Hodoscopes Shiming DENG

2 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20102 Cahier des charges Détecteur : Fibres Optiques + PM 100 voies en X 100 voies en Y Cd = 10 pF Taux de comtage : 10 8 pps en C12 (10ns) Taux de comtage par fibre : 10 7 pps en C12 (100ns) Rise time 4ns Fall time 16ns 2pC ≤ Q ≤ 10pC 12.5 Me- ≤ Q ≤ 63Me- Noise ≤ 200fC

3 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20103 Circuit de lecture pour Hodoscopes Schéma bloc du système Convoyeur du courant Discriminateur en courant Préampli de charge Iin Iref Gains variables

4 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20104 Convoyeur du courant La structure de Convoyeur du Courant : SBC( Super Base Commune) + Mirroir du courant avec gains variables Switch Mirroir du courant Gain* Iin Idc

5 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20105 Convoyeur du Courant Gains variables : 4 bits BW ≈ 200MHz avec le courant de polarisation du SBC 500μA ENC(Equivalent noise charge) =40fC Qnoise = (Vnoise/Vin) * Qin Dynamique : 50μA → 2mA Caractéristiques post-layout: Gain = 2 Gain = 1 Gain = 0.5 Gain = 0.25

6 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20106 SBC Zin ≈ 1/gm pour Base Commune Zin ≈ 1/(1+A) * gm pour SBC En réel Zin = 4Ω à 500MHz (simulation post-layout) BW ≈ 800MHz avec courant de polarisation I=500μA Stabilité du SBC : Pôle dominant = 9.24 GHz (avec la contre-réaction –A stable)

7 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20107 Discriminateur en Courant Current ComparatorCurrent to LogicRemise en forme Les avantages : Pas de conversion I/V Plus rapide Peu de problème de dynamique

8 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20108 Discrimateur en Courant Current Comparator Iin Iref Iin Iref Iin - Iref Zin = 80Ω

9 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 20109 Discriminateur en courant K x (Iin – Iref) Current to Voltage Iin - Iref

10 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 201010 Discriminateur Caractéristiques : Ioffset min = 2 μA (négligable) avec Iref = 50 μA Ioffset max = 10 μA (négligable) avec Iref = 400 μA Tpropagation = 6.1 ns BW = 667MHz 20ns 3.3 V 60ns Sortie du Discriminateur Iin Iref 6.1ns

11 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 201011 PAC : Préampli de Charge Utiliser seulement pour le test Qin = (-1/Zf) * ∫ Vout ENC ≈ 10fC Gain = 71.4mV / pC Dynamique : 15pC 30ns 500ns AmpliBuffer Zf

12 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 201012 PAC Phase Margin ≈ 82° Gain = 62dB Rajouter un zéro pour stabilité Amplificateur du PAC

13 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 201013 Une voie complète Convoyeur du courant Discriminateur en courant PAC (Pré-Ampli de Charge)

14 Shiming.DENG – VLSI-2010 @ LAL – Juin. 22-23-24, 201014 Conclusion 16 voies complètes en Technologie AMS BiCMOS 0.35μm Dimension : X = 2207 μm Y = 2792 μm Surface = 6.16 mm² Ce chip sort le 7 Juin 2010 Et nous allons le recevoir au début de Septembre Nouveaux détecteurs : Diamand Trise = 350ps MCCP Trise= 1ns Cd = 35pF