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MGPA - LVDS_RX

MGPA - LVDS_RX. TESTS en PRODUCTION. CMS – ECAL-IPN Lyon. LVDS_RX. LVDS_RX. BUT. Remplacer le circuit commercial TI utilisé sur la carte VFE 2003 par un circuit durci. 12 Bits ADC 2 Bits Gains Unipolaire. Sortie Différentielle. FE board. Specific design for the eighth channel.

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Presentation Transcript

  1. MGPA - LVDS_RX TESTS en PRODUCTION CMS – ECAL-IPN Lyon

  2. LVDS_RX

  3. LVDS_RX BUT • Remplacer le circuit commercial TI utilisé sur la carte VFE 2003 par un circuit durci 12 Bits ADC 2 Bits Gains Unipolaire Sortie Différentielle FE board

  4. Specific design for the eighth channel • Logic diagram Sleep mode = no DC current LVDS_RX IBM 0.25µm 2 boîtiers 7 bits/boîtier 1 bit en plus (8 bits) IPNL 14 bits

  5. "Datasheet" LVDS_RX • Performances • Package • Vdd: 2.5V • DC current: < 21mA (7 active channels) • ( library LVDS cell slightly modified) • Propagation delay < 6ns • Output signal rise & fall time ~2ns • Power consumption @40MHz: 100mW

  6. Paramètres à tester GOALS • DC parameters Are DC parameters between min and max expected ? • Supply current • Input Differential impedance • Functionnal tests • Function tables check @ 10MHz for 2 or 3 different CM • Table 1 (channel 1 to 7) • Table 2 (channel 8) Circuit functionnality checks • AC parameters Are AC parameters at least better than max expected ? • Fonction tables check @(40MHz, Vdd min, Vth min) • Data capture @ tpd worst case

  7. Test sous-traité dans l'industrie • ASAT • MICRO-TEC • EDGETEK • HCM LVDS_RXTESTE Collaboration CMS Bilan Conception Simulation Définition des tests Layout Choix du boîtier Tests Juillet 2004 Janvier 2004 • Paramètres à tester • Vérification des mesures du lot de qualification • Définition des coupures pour le rejet "on line" Décembre 2005

  8. Bilan • Circuits testés : 210 000 • Rendement : 86% • Coût des tests: 51.6 K€ • Coût de la production : 220 K€

  9. MGPA

  10. Spécifications Barrel/Endcap read out using APD/VPT different capacitance and photoelectric conversion factors spec. review -> 3 gain ranges sufficient to deliver required performance -> MGPA design easier Additional calibrate feature -> not precision but allows charge injection to each front end chip Vpk-25 Vpk

  11. i I2C and offset generator RI CI i VCM RG1 RI i DAC RI CI VCM RG2 RI ext. trig. CCAL charge amp. RI CI VCM RG3 I/P RI diff. O/P stages gain stages RF CF RFCF Architecture IBM 0.25µm

  12. Differential to single ended 50W output 50W input MGPA V2 test board I2C Scope or CSA803 3 Gains Cinj = 1.0 pF Calibrated Bessel Filter 30 ns Trigger PC Labview PicoPulse Gen ±40 V in 400 ps Data Test du MGPA V2

  13. ARIES SOCKET Test du MGPA V2 (133 premiers circuits) Test MGPA V1 (Carte du RAL) (Automne 2003) Test MGPA V2 (Mai 2004)

  14. X1 m PA X1 p • Qin = 40pC • Rs1,2 = 10 Ohms • After Reset I2C = 64 • X1 plus and minus output • Base line are : • 670 mV > 0.8 V (ADC input) • 1527 mV < 1.7 V (ADC input) Test du MGPA V2(133 premiers circuits)

  15. Test du MGPA V2(133 premiers circuits) Consommation 573 mW

  16. MGPA V2 Test de pré-production Tests répartis entre IPNL et INFN (Turin) 1500 MGPAs caractérisés manuellement Définition des tests de production Changement du support de test (Yamaichi, bas coût)

  17. Tests à effectuer (Présenté lors d'un " CMS Electronic Meeting")

  18. Test en production • Test sous-traité dans l'industrie • EDGETEK • MICRO-TEC • C4I Le système de test • Robot manipulateur • Testeur industriel (SPEA) : numérique • Oscilloscope Lecroy (500 Mhz, 2 Gs/s): analogique • Ordinateur : pilotages des appareils et sauvegarde des mesures • Système de marquage

  19. MGPA TESTE Collaboration CMS Bilan MGPA v2 MGPA v1 2003 2004 2005 Septembre 2004 début test de production Dév. Carte de test Juillet 2004 fin test pré-production Automne 2003 Test MGPA v1 Décembre 2005 fin test de production • Optimisation de la carte • Choix du support • Définition des paramètres à tester • Vérification des mesures du lot de qualification (150 circuits) • Définition des conditions de rejet "on line" • Suivi des mesures pendant toute la durée du test • Traitement des données (Histogrammes) Production

  20. Bilan Circuits testés : 95 000 Rendement : ~90% Coût du test : 38 K€ Coût de la production: 345 K€

  21. Quelques Mesures Puissance dissipée (500.8 mW;0.4%)

  22. Quelques Mesures Amplitude de sortie (Différentiel -> Unipolaire) (690.7 mV; 0.8%) (627.1 mV; 0.9%) (732.5 mV; 1.0%)

  23. Quelques Mesures Temps de montée pour 1 charge injectée et pour chaque gain (5%-95% de Vmax) (37.8 ns; 0.6%) (38.45 ns; 0.7%) (37.92 ns; 0.6%)

  24. LVDS_RX : • Conception • Test de production Collaboration CMS-ECAL • MGPA : • Test de pré-production • Test de production Conclusion (LVDS_RX/MGPA) LVDS_RXCONCEPTION/TEST MGPA TEST

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