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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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MGPA - LVDS_RX TESTS en PRODUCTION CMS – ECAL-IPN Lyon
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 • 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
"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
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
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
Bilan • Circuits testés : 210 000 • Rendement : 86% • Coût des tests: 51.6 K€ • Coût de la production : 220 K€
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
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
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
ARIES SOCKET Test du MGPA V2 (133 premiers circuits) Test MGPA V1 (Carte du RAL) (Automne 2003) Test MGPA V2 (Mai 2004)
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)
Test du MGPA V2(133 premiers circuits) Consommation 573 mW
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)
Tests à effectuer (Présenté lors d'un " CMS Electronic Meeting")
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
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
Bilan Circuits testés : 95 000 Rendement : ~90% Coût du test : 38 K€ Coût de la production: 345 K€
Quelques Mesures Puissance dissipée (500.8 mW;0.4%)
Quelques Mesures Amplitude de sortie (Différentiel -> Unipolaire) (690.7 mV; 0.8%) (627.1 mV; 0.9%) (732.5 mV; 1.0%)
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%)
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