Circuit de lecture pour Hodoscopes

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1 Circuit de lecture pour Hodoscopes
Shiming DENG

2 Cahier des charges Détecteur : Fibres Optiques + PM 100 voies en X
100 voies en Y Cd = 10 pF Taux de comtage : 108 pps en C12 (10ns) Taux de comtage par fibre : 107 pps en C12 (100ns) Rise time 4ns Fall time 16ns 2pC ≤ Q ≤ 10pC 12.5 Me- ≤ Q ≤ 63Me- Noise ≤ 200fC

3 Circuit de lecture pour Hodoscopes
Schéma bloc du système Discriminateur en courant Iref Iin Convoyeur du courant Gains variables Préampli de charge

4 Convoyeur du courant La structure de Convoyeur du Courant :
SBC( Super Base Commune) + Mirroir du courant avec gains variables Switch Gain* Iin Idc Mirroir du courant

5 Caractéristiques post-layout:
Convoyeur du Courant Caractéristiques post-layout: 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 Gain = 2 Gain = 1 Gain = 0.5 Gain = 0.25

6 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 Discriminateur en Courant
Current Comparator Current to Logic Remise en forme Les avantages : Pas de conversion I/V Plus rapide Peu de problème de dynamique

8 Discrimateur en Courant
Current Comparator Iref Iin Iin - Iref Zin = 80Ω Iin Iin Iref Iref

9 Discriminateur en courant
Current to Voltage Iin - Iref K x (Iin – Iref)

10 Sortie du 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 Iref Iin 3.3 V 6.1ns 20ns 60ns

11 PAC : Préampli de Charge
Utiliser seulement pour le test Qin = (-1/Zf) * ∫ Vout ENC ≈ 10fC Gain = 71.4mV / pC Dynamique : 15pC Ampli Buffer Zf 30ns 500ns

12 Rajouter un zéro pour stabilité
PAC Amplificateur du PAC Rajouter un zéro pour stabilité Phase Margin ≈ 82° Gain = 62dB

13 Une voie complète Convoyeur du courant Discriminateur en courant
PAC (Pré-Ampli de Charge)

14 Conclusion 16 voies complètes en Technologie AMS BiCMOS 0.35μm
Dimension : X = 2207 μm Y = 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