Stato dell'elettronica di ECAL
- La situazione e' in continua evoluzione.
Entro l'estate si formalizzera` la decisione su quale
elettronica di 'very front end' si usera`.
Vecchia
FPPA + AD ADC
Nuova
MGPA + AD1240
La scelta e' fortemente influenzata dall'enorme risparmio offerto
dalla nuova elettronica e dalla sua facilita`di costruzione/modifica.
- Ambizioso piano estivo di test beam, studio di
raffreddamento, integrazione, montaggio
Nicolo` Cartiglia
Ambizioso Piano Estivo
Due test beam: 1) Fine Luglio con 100 FPPA su SM0
Scopo: capire come si monta il sistema, cooling
monitor, software
2) Meta` Ottobre: 200 FPPA + 100 MGPA su SM1
Scopo: test di sistema, per validare la scelta
dell'MGPA
Nicolo` Cartiglia
Ambizioso Piano Estivo
Un test beam ha bisogno di:
Supermoduli: esistono
Mother board: esistono come prototipi
VFE: very front end board, esiste per l'FPPA
LVRB: Low Voltage Regulator Board, in costruzione
FE: Front-end board, esistono e sembrano funzionare
Kapton cable: in costruzione
Token-Ring: la parte ottica in grave difficolta`
Read-out system: esiste 'Rose 10', il sistema usato l'anno
scorso
Il tutto va montato in due sapori, trovando il modo di
montarlo (grounding, shielding sono da definire)
Nicolo` Cartiglia
La nuova elettronica di
Very Front-End
MGPA: chip di read-out, disegnato a IC e realizzato in
tecnologia 0.25um dall'IBM. Ci sono informazioni
ufficiose molto positive: funziona entro le specifiche
AD1240: ADC disegnato al CERN e da ChipIdea, Portogallo
(sempre in 25um). FUNZIONA, ma non si sa ancora se
bene o male. I commenti iniziali sono molto
moderati, forse solo per scaramanzia.
Nicolo` Cartiglia
La nuova elettronica di
Very Front-End: MGPA
Messaggio 'privato' dal disegnatore di IC
(i risultati saranno presentati al CERN il 25/06)
All testing so far has been performed on a bare chip bonded to a pcb
- we do not yet have packaged chips, they are currently with the
packaging company.
The chip is fully working. The interface is functioning and is used to
programme the individual gain channel offsets. the calibration circuit is
also working.
Gain ratios are close to the 1:6:12 expected. Linearity and pulse shape
matching measurements are close to the specifications.
The noise performance is within specification.
Nicolo` Cartiglia
VFE, Motherboard, FE and cooling
Nicolo` Cartiglia
Attivita` INFN-Torino: test FPPA
L'apparato di test e' formato
da un PC che controlla
attraverso un bus GPIB
una scheda e parecchi
strumenti.
= Finanziati a Settembre
2002
Il test dell'MGPA richiedera` una nuova TestBoard
Nicolo` Cartiglia
Attivita` INFN-Torino: test FPPA
Il test dei chip FPPA e' stato fatto
in parallelo a Lione e Torino.
320 chip sono stati testati in
entrambi i posti per
controllare i risultati.
Ottimo accordo tra i due
siti. Trovate minori
discordanze.
Nicolo` Cartiglia
Chip Noise
Attivita` INFN-Torino: test FPPA
Il 68% dei chip non hanno passato il test:
23%
●19%
●15%
● 6%
● 5%
●
Nicolo` Cartiglia
digital +5 V
analog -2 V
noise level
modes
gain ratio
Attivita` INFN-Torino: test FPPA
Controllo dei 4 possibili gain:
55
45
50
40
X1
Torino
35
Lione
45
40
30
35
25
30
X5
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
0.89
0.9
0.91
0.92
0.93
3.4
0.94
3.6
3.8
4
4.2
4.4
4.6
35
45
30
40
35
25
30
20
25
20
X9
X33
15
15
10
10
5
5
0
0
6.3
Nicolo` Cartiglia
6.6
6.9
7.2
7.5
7.8
8.1
8.4
29
29.5
30
30.5
31
31.5
32
Attivita` INFN-Torino:
studi di rumore
Al momento del montaggio delle VFE sul modulo
ci si e' accorti che il rumore elettronico sembrava
peggiorare quando la capsula si avvicinava al cristallo.
Peggiorava ulteriormente quando la capsula era inserita
nel modulo.
Si e' voluto verificare la riproducibilita` e comprensione
di questo problema utilizzando le strutture del centro
regionale INFN/ENEA a Roma.
Abbiamo studiato il rumore elettronico all'aumentare
della complessita` del sistema, utilizzato varie parti
del calorimetro (cristallo, alveola, submodule, module).
Nicolo` Cartiglia
Attivita` INFN-Torino:
studi di rumore
Abbiamo studiato le possibili correlazioni tra comportamenti
elettrici delle capsule e la meccanica del calorimetro.
La curva CV di una capsula non cambia assolutamente
montando
il calorimetro.
Nicolo` Cartiglia
Attivita` INFN-Torino:
studi di rumore
Neppure le curve di rumore
cambiano in modo significativo
passando da una singola capsula
ad una capsula in un modulo.
La capsula si comporta (quasi)
come una semplice capacita`
esterna
Nicolo` Cartiglia
Aumento dovuto alla
mancanza di schermatura
Attivita` INFN-Torino:
studi di rumore
Adesso tutti sembrano aver accettato il fatto che il problema
del rumore altro non e' che un problema di grounding.
L'attenzione e' quindi concentrata su come collegare le varie
masse tra moduli, elettronica e raffreddamento.
La speranza e' di capirlo per fine Luglio, per montare al
meglio le schede per i test beam.
Nicolo` Cartiglia
Attivita` INFN-Torino:
estate - autunno
- Test Beam: lavorare quanto piu` sia possibile sugli aspetti
di integrazione tra elettronica e meccanica. In particolare
studiare il problema del 'rumore elettronico' dovuto
ad un sistema di massa troppo esteso. Trovare soluzioni
in laboratorio e portarle sul fascio.
- Mother board: occuparsi del disegno, della realizzazione
e del sistema di test. Il disegno dipendera` dall'elettronica
e dalle cose che si impareranno quest'estate.
- False LVRB: disegnare e realizzare le finte board dei
regolatori
di tensione per il test del raffreddamento.
- Test delle VFE: realizzare il sistema di test per le schede
VFE,
definire il test ed 'industrializzarlo'
Nicolo` Cartiglia