Transcript QVC-ASIC

QVC-ASIC
Eri Sano (Kobe Univ.)
2007/Aug/07
目次
• QVC-ASICの目的・機能
• QVC2006について確認できていること
• 現在やろうとしていること
–
–
QVC2006にMPPCを接続してのテスト
新バージョンのASICについて、MPPCなしでテスト
QVC-ASICの目的
◎ ILC実験のEMカロリメータでMPPCの
読み出し回路として使用したい
動作周波数は数MHｚあれば十分
◎ MPPCの読み出し回路以外に
• 汎用Deadtimeless電流積分器
• 汎用ガスチェンバー用ASIC
（時間測定機能をつければ）
として使用可能
QVC-ASICの機能
検出器
積分モード
ホールドモード
A）電流積分器は３モード（１周期）を繰り返す
B) QVC-ASICは３つの電流積分器を使用し、
それらのフェーズを1/3周期ずつずらして
動作させる
リセットモード
恒にどれかひとつのQVC
が動作している（Deadtimeless)
積分
出力
RST
同期クロック
入力電流信号
出力
QVC1：積分
QVC２：積分
QVC1：出力
QVC２：出力
QVC2006
• オフセット電圧の違い
• セル毎のゲイン、ダイナミックレンジの違い
• 入力信号のタイミング変化による２セル間で
の出力信号の移り変わり
◎オフセット電圧の違い
36mV
①
②
③
②と③はレイアウトの際トランジスタのマッチングに気を使った
①のレイアウトだけがその他と異なっている
◎セル毎のゲインの違い
ゲイン
V out[V ]
0.5％以内で一致
Cell１
V out[V ]
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 1 _ t y pe 1
V out[V ]
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 2 _ t y pe 1
1.5
R= 0.99 987
1.5
y = -0 .00499 91 + 2.335 x
R= 0.99 991
y = - 0.0032 032 + 2.32 72x
1
0.5
0.5
0.5
Vout[ V]
1
Vout[ V]
1
0
0
- 0.5
- 0.5
-1
-1
-1
-0.4
-0.2
0
0 .2
Vin[V]
G1 = 2.337
0 .4
0 .6
- 1.5
-0.6
-0.4
-0.2
0
0 .2
Vin[V]
G2 = 2.335
0 .4
0 .6
R= 0. 99984
0
- 0.5
- 1.5
-0.6
Cell３
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 3 _ t y pe 1
1.5
y = -0 .03965 7 + 2 .3373 x
Vout[ V]
Cell２
- 1.5
-0.6
-0.4
-0.2
0
0 .2
Vin[V]
G3 = 2.327
0 .4
0 .6
◎セル毎のダイナミックレンジの違い
ダイナミックレンジ
Cell１
V out[V ]
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 1 _ t y pe 1
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 2 _ t y pe 1
2 2 0 7 0 4 05 C L K c e l l 3 _ t y pe 1
3
2
2
2
1
1
1
Vout[ V]
3
0
0
0
-1
-1
-1
-2
-2
-2
-3
-3
-4
-3
-2
-1
0
Qin[p C]
1
2
3
4
Cell3
V out[V ]
3
Vout[ V]
Vout[ V]
Cell2
V out[V ]
-3
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
-6
Qin[p C]
どのセルも –1.0～1.0pCである
-4
-2
0
Qin[p C]
2
4
6
◎２セル間での出力信号の移り変わり
クロックに対し入力パルスの
タイミングを変えて積分出力を観測
積分
出力
このフェーズにしか
入力信号は入っていない
２つのフェーズにまたがって
入力信号が入っている
Cell1⇒2、Cell2⇒3、Cell3⇒１
の全てについて変化を測定
このフェーズにしか
入力信号は入っていない
◎２セル間での出力信号の移り変わり
Cell1⇒Cell2
Cell2⇒Cell3
V out1' [mV]
V out2' [mV]
V out2' [mV]
V out3' [mV]
2 0 0 7 0 4 05 D e l a y T e s t _ C LK c e l l 1 a n d 2 _ t yp e 1
V out3' [mV]
V out1' [mV]
2 0 0 7 0 4 05 D e l a y T e s t _ C LK c e l l 2 a n d 3 _ t yp e 1
2 0 0 7 0 4 05 D e l a y T e s t _ C LK c e l l 3 a n d 1 _ t yp e 1
300
300
250
250
250
200
200
200
150
150
150
100
Vout3 mV]
300
Vout[ mV]
Vout[ mV]
Cell3⇒Cell1
100
100
50
50
50
0
0
0
-50
-200
0
200
4 00
Delay[ ns]
600
8 00
-50
-200
0
200
4 00
Delay[ ns]
600
8 00
-50
-200
0
200
4 00
Delay[ ns]
600
8 00
現状
今やろうとしていること
◎ QVC2006にMPPCを接続して信号を見る
－ ADCのヒストグラムでPedestal,1p.e.,2p.e.などのピークが見えるか
(できればLabVIEWでデータをとる)
・ MPPC接続用基板のバイアス電流を調節し、信号が見えるようになった
・ 今後実際にMPPCを接続してみる予定
これまでの基板
MPPC接続用基板
◎ 新バージョンのチップについてMPPCを接続せずテスト
－ 新バージョンはもうすぐ完成予定
－ QVC2006と同様の性能評価を行う
(オフセット電圧やリニアリティ、ゲイン、ダイナミックレンジなど)