Circuit de lecture pour hodoscopes
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Circuit de lecture pour Hodoscopes. Shiming DENG. Cahier des charges. D étecteur : Fibres Optiques + PM 100 voies en X 100 voies en Y Cd = 10 pF Taux de comtage : 10 8 pps en C12 (10ns)

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Presentation Transcript


Circuit de lecture pour hodoscopes

Circuit de lecture pour Hodoscopes

Shiming DENG


Cahier des charges

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


Circuit de lecture pour hodoscopes1

Circuit de lecture pour Hodoscopes

  • Schéma bloc du système

Discriminateur en courant

Iref

Iin

Convoyeur

du courant

Gains variables

Préampli de charge


Convoyeur du courant

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


Convoyeur du courant1

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


Circuit de lecture pour hodoscopes

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)


Discriminateur en courant

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


Discrimateur en courant

Discrimateur en Courant

Current Comparator

Iref

Iin

Iin - Iref

Zin = 80Ω

Iin

Iin

Iref

Iref


Discriminateur en courant1

Discriminateur en courant

Current to Voltage

Iin - Iref

K x (Iin – Iref)


Discriminateur

Discriminateur

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


Pac pr ampli de charge

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


Circuit de lecture pour hodoscopes

PAC

Amplificateur du PAC

Rajouter un zéro pour stabilité

Phase Margin ≈ 82°

Gain = 62dB


Une voie compl te

Une voie complète

Convoyeur du courant

Discriminateur en courant

PAC (Pré-Ampli de Charge)


Conclusion

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


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