21
MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発 山中研 M1 石島 直樹 2012/12/21 1 121221日金曜日

MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

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MPPC読み出しのための汎用モジュールの開発

! ! ! !    山中研 M1 ! 石島 直樹

2012/12/21

112年12月21日金曜日

Page 2: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

MPPCの多チャンネル読み出し小型! (数mm2)!! ! ! ! ! ! ! ! ! !

優れたフォトンカウンティング能力!! ! ! ! ! !

低バイアス電圧(~70V)で作動する! ! ! ! ! ! ! ! !

磁場中で使える

小型故の多チャンネル化

AMPがMPPC個々に必要

Bias VoltageがSensitive!

MPPC用の多チャンネル読み出し回路の開発

(KEK open-it での共同開発)

大規模実験用にカスタマイズされたものはあるが、簡単に使える汎用的なものがほしい

テストボードは開発済み

212年12月21日金曜日

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EASIROCボード

EASIROCボード(東北大学、KEK 測定器開発室)

AMP、Bias調節機能を内蔵

MPPC用汎用読み出し回路試作機

PCでデータ収集、設定調節ができる(SiTCP:KEK内田氏)

32chのMPPC読み出し

312年12月21日金曜日

Page 4: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

新しいモジュールの開発

より使いやすく

NIMモジュール化

過電圧、過電流への対策 (EASIROCボード故障の報告多数)

より便利に

HV電源用ICを内蔵(従来は外部から供給)

ch数の増加 32ch → 64ch

HV用電流・電圧、温度モニタ等の実装

モジュール間、他機器とのDigital I/Oによる同期

EASIROCボードを改良してより使いやすい形にしたい

EASIROCボード使用者の意見も参考

412年12月21日金曜日

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NIMモジュール化HOLD

CLEAR

ACCEPT

T STOP

SYNC IN

D INA1 B1

INPUT

OUTPUTBUSY

TRIG

SYNC OUT

D OUT 1

D OUT 2

ANALOGHG 1

HG 2

PROBE 1

HV

PROBE 2

SENSOR 1

SENSOR 2

A34 B34

A1 B1

A34 B34

<···>

EASIROC Module

INDICATOR

OSAKA KEKTOHOKU LAL

512年12月21日金曜日

Page 6: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

HOLD

CLEAR

ACCEPT

T STOP

SYNC IN

D INA1 B1

INPUT

OUTPUTBUSY

TRIG

SYNC OUT

D OUT 1

D OUT 2

ANALOGHG 1

HG 2

PROBE 1

HV

PROBE 2

SENSOR 1

SENSOR 2

A34 B34

A1 B1

A34 B34

<···>

EASIROC Module

INDICATOR

OSAKA KEKTOHOKU LAL

NIMモジュール化

Digital input

Digital output

Analog I/OTo PC

MPPC IN LVDS output

612年12月21日金曜日

Page 7: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

過電流、過電圧への対策

8bitDAC

MPPC

ASIC

ASIC内のDACにショート or 順電圧による過電流や過電圧がかかると...

壊れる!

712年12月21日金曜日

Page 8: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

過電流、過電圧への対策

8bitDAC

MPPC

ASIC

回避

ダイオードによる保護回路

HV電流モニタ

VCC

Monitor

HV shutdownsignal

812年12月21日金曜日

Page 9: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

12bitDAC

control V

計装用ADC

MPPC用ADC

FPGA

PC

内部電源 0~80V new!

各種モニタ new!

DigitalI/O

SiTCP

HV

EASIROC x2

8bitDAC

0~4.5V

SlowShaper

AMP

55

44

33

22

11

DD

CC

BB

AA

MPPC Load

HV

PPD_HV

MPPCハイボルインプット

HV範囲0~80V

MPPCバイアス&読み出し

Bias & Readout of MPPC

HV電源フィルタ

HV Filter

HEADER 32x32

GRM32ER72A105KA01L(定格100V)

HVフィルタの0.1Uコンデ

ンサは全て

GRM188R72A104KA35D (定格100V)

All HV filters are GRM188R72A104KA35D(Rating 100V)

Voltage range is 0 - 80V

HV

0IN

0H

V1

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

HV

13

HV

14

HV

15

HV

16

HV

17

HV

18

HV

19

HV

20

HV

21

HV

22

HV

23

HV

24

HV

25

HV

26

HV

27

HV

28

HV

29

HV

30

HV

31

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

IN8

IN9

IN10

IN11

IN12

IN13

IN14

IN15

IN16

IN17

IN18

IN19

IN20

IN21

IN22

IN23

IN24

IN25

IN26

IN27

IN28

IN29

IN30

IN31

HV

1

HV

0

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

HV

13

HV

14

HV

15

HV

16

HV

17

HV

26

HV

27

HV

28

HV

29

HV

30

HV

31

HV

18

HV

19

HV

20

HV

21

HV

22

HV

23

HV

24

HV

25

SiP

M_H

V

SiP

M_H

VS

iPM

_HV

IN[31:0]

IN[31:0]

Title

Size

Docum

ent Num

berR

ev

Date:

Sheet

of

<Doc>

<RevC

o

SP

IRO

C_A

_TES

TBO

AR

DA

3

1011

Thursday, February 10, 2011

Title

Size

Docum

ent Num

berR

ev

Date:

Sheet

of

<Doc>

<RevC

o

SP

IRO

C_A

_TES

TBO

AR

DA

3

1011

Thursday, February 10, 2011

Title

Size

Docum

ent Num

berR

ev

Date:

Sheet

of

<Doc>

<RevC

o

SP

IRO

C_A

_TES

TBO

AR

DA

3

1011

Thursday, February 10, 2011 C163

0.1U/100V

C163

0.1U/100V

R80

100K/2012

R80

100K/2012

R114

51R

11451

C158

0.1U/100V

C158

0.1U/100V

R85

100K/2012

R85

100K/2012

R106

51R

10651

C155

0.1U/100V

C155

0.1U/100V

R138

51R

13851

C174

0.1U/100V

C174

0.1U/100V

R86

51R

8651

R136

100K/2012

R136

100K/2012

C160

0.1U/100V

C160

0.1U/100V

R81

100K/2012

R81

100K/2012

C161

0.1U/100V

C161

0.1U/100V

R123

51R

12351

C185

0.1U/100V

C185

0.1U/100V

C171

0.1U/100V

C171

0.1U/100V

R87

51R

8751

C166

0.1U/100V

C166

0.1U/100V

C196

0.1U/100V

C196

0.1U/100V

CN

20

HIF-3B

B-64P

A-2.54D

S (H

IRO

SE

)

CN

20

HIF-3B

B-64P

A-2.54D

S (H

IRO

SE

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

R124

100K/2012

R124

100K/2012

C187

0.1U/100V

C187

0.1U/100V

R102

51R

10251

C164

0.1U/100V

C164

0.1U/100V

R83

51R

8351

C188

0.1U/100V

C188

0.1U/100V

R143

51R

14351

R98

51R

9851

C182

0.1U/100V

C182

0.1U/100V

R110

51R

11051

R122

51R

12251

C209

0.1U/100V

C209

0.1U/100V

C148

0.1U/100V

C148

0.1U/100V

C197

0.1U/100V

C197

0.1U/100V

R112

100K/2012

R112

100K/2012

C200

0.1U/100V

C200

0.1U/100V

C179

0.1U/100V

C179

0.1U/100V

C198

0.1U/100V

C198

0.1U/100V

C149

0.1U/100V

C149

0.1U/100V

R129

100K/2012

R129

100K/2012

R134

51R

13451

C165

0.1U/100V

C165

0.1U/100V

C189

0.1U/100V

C189

0.1U/100V

R82

51R

8251

R100

100K/2012

R100

100K/2012

C195

0.1U/100V

C195

0.1U/100V

R88

100K/2012

R88

100K/2012

C201

0.1U/100V

C201

0.1U/100V

C190

0.1U/100V

C190

0.1U/100V

C152

0.1U/100V

C152

0.1U/100V

R117

100K/2012

R117

100K/2012

C168

0.1U/100V

C168

0.1U/100V

C192

0.1U/100V

C192

0.1U/100V

C206

0.1U/100V

C206

0.1U/100V

R101

100K/2012

R101

100K/2012

R139

51R

13951

R94

51R

9451

R118

51R

11851

C153

0.1U/100V

C153

0.1U/100V

C169

0.1U/100V

C169

0.1U/100V

C193

0.1U/100V

C193

0.1U/100V

C172

0.1U/100V

C172

0.1U/100V

C151

0.1U/100V

C151

0.1U/100V

R103

51R

10351

R97

100K/2012

R97

100K/2012

R111

51R

11151

C156

0.1U/100V

C156

0.1U/100V

C157

0.1U/100V

C157

0.1U/100V

C145

0.1U/100V

C145

0.1U/100V

C173

0.1U/100V

C173

0.1U/100V

C162

0.1U/100V

C162

0.1U/100V

R89

100K/2012

R89

100K/2012

R135

51R

13551

C159

0.1U/100V

C159

0.1U/100V

CN

19LE

MO

_AN

GLE

CN

19LE

MO

_AN

GLE

1

2345

C204

0.1U/100V

C204

0.1U/100V

R130

51R

13051

C176

0.1U/100V

C176

0.1U/100V

C154

0.1U/100V

C154

0.1U/100V

R144

100K/2012

R144

100K/2012

R79

100K/2012

R79

100K/2012

C175

0.1U/100V

C175

0.1U/100V

R77

22K/2012

R77

22K/2012

C170

0.1U/100V

C170

0.1U/100V

R99

51R

9951

R132

100K/2012

R132

100K/2012

R140

100K/2012

R140

100K/2012

C177

0.1U/100V

C177

0.1U/100V

R95

51R

9551

R107

51R

10751

R119

51R

11951

C167

0.1U/100V

C167

0.1U/100V

C186

0.1U/100V

C186

0.1U/100V

C205

0.1U/100V

C205

0.1U/100V

R120

100K/2012

R120

100K/2012

R128

100K/2012

R128

100K/2012

R131

51R

13151

C180

0.1U/100V

C180

0.1U/100V

C183

0.1U/100V

C183

0.1U/100V

C181

0.1U/100V

C181

0.1U/100V

R125

100K/2012

R125

100K/2012

C178

0.1U/100V

C178

0.1U/100V

R126

51R

12651

R90

51R

9051

R108

100K/2012

R108

100K/2012

R116

100K/2012

R116

100K/2012

C144

0.1U/100V

C144

0.1U/100V

R104

100K/2012

R104

100K/2012

R115

51R

11551

C194

0.1U/100V

C194

0.1U/100V

C184

0.1U/100V

C184

0.1U/100V

C143

1U/3225

C143

1U/3225

R121

100K/2012

R121

100K/2012

C208

0.1U/100V

C208

0.1U/100V

R91

51R

9151

R96

100K/2012

R96

100K/2012

R84

100K/2012

R84

100K/2012

R78

100K/2012

R78

100K/2012

C191

0.1U/100V

C191

0.1U/100V

R92

100K/2012

R92

100K/2012

C210

0.1U/100V

C210

0.1U/100V

C146

0.1U/100V

C146

0.1U/100V

R109

100K/2012

R109

100K/2012

R113

100K/2012

R113

100K/2012

C202

0.1U/100V

C202

0.1U/100V

C150

0.1U/100V

C150

0.1U/100V

R105

100K/2012

R105

100K/2012

R142

51R

14251

C147

0.1U/100V

C147

0.1U/100V

R93

100K/2012

R93

100K/2012

R127

51R

12751

ch0~31 x2

HOLD

Analog out , LVDS out

温度計 new!

MPPC64ch new!

VCC

MultiPlexer

ASIC保護回路 new!

HV電圧モニタ温度モニタ

8bit DACモニタ

5 5

4 4

3 3

2 2

1 1

DD

CC

BB

AA

MPPC

Loa

d

HV

PPD_

HV

MPPCハイボルインプット

HV範囲0~80V

MPPCバイアス&読み出し

Bias & Readout of MPPC

HV電源フィルタ

HV Filter

HEADER 32x32

GRM32ER72A105KA01L

(定格100V)

HVフィルタの0.1Uコンデンサは全て

GRM188R72A104KA35D (定格100V)

All HV filters are GRM188R72A104KA35D

(Rating 100V)

Voltage range is 0 - 80V

HV

0IN

0H

V1

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

HV

13

HV

14

HV

15

HV

16

HV

17

HV

18

HV

19

HV

20

HV

21

HV

22

HV

23

HV

24

HV

25

HV

26

HV

27

HV

28

HV

29

HV

30

HV

31

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

IN8

IN9

IN10

IN11

IN12

IN13

IN14

IN15

IN16

IN17

IN18

IN19

IN20

IN21

IN22

IN23

IN24

IN25

IN26

IN27

IN28

IN29

IN30

IN31

HV

1

HV

0

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

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751

R12

751

HV(外部)改良後モジュール

HV電流モニタ

SiTCPの一体化 new!

912年12月21日金曜日

Page 10: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

HV電源出力ICのテスト

1012年12月21日金曜日

Page 11: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

HV電源出力IC

LT3482 (リニアテクノロジー) 大きさ3 mm x 3 mm

光学レシーバのAPD用 90V昇圧DC/DCコンバータ

LT3482 test board

3~12V IN

0~90V OUT

モジュール内部でHV(~70V)を作る!

EASIROC board のHV電源は外部から供給

1112年12月21日金曜日

Page 12: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

電源によるSN比の比較

SN比ソースメーター! ! 8.14±0.18

LT3482! ! ! ! 8.41±0.19

0p.eピーク

1p.eピーク

1p.eピーク − 0p.eピーク

MPPC : S10362-11-050C(400Pixel)

0p.eピーク幅

ソースメーター(Keithley2400シリーズ)

LT3482

問題なく使えそう!

1212年12月21日金曜日

Page 13: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

LT3482の高負荷特性

HV

5 5

4 4

3 3

2 2

1 1

DD

CC

BB

AA

MPPC Load

HV

PPD_HV

MPPCハイボルインプット

HV範囲0~80V

MPPCバイアス&読み出し

Bias & Readout of MPPC

HV電源フィルタ

HV Filter

HEADER 32x32

GRM32ER72A105KA01L

(定格100V)

HVフィルタの0.1Uコンデンサは全て

GRM188R72A104KA35D (定格100V)

All HV filters are GRM188R72A104KA35D

(Rating 100V)

Voltage range is 0 - 80V

HV

0IN

0H

V1

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

HV

13

HV

14

HV

15

HV

16

HV

17

HV

18

HV

19

HV

20

HV

21

HV

22

HV

23

HV

24

HV

25

HV

26

HV

27

HV

28

HV

29

HV

30

HV

31

IN1

IN2

IN3

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IN6

IN7

IN8

IN9

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IN12

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IN18

IN19

IN20

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IN22

IN23

IN24

IN25

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IN28

IN29

IN30

IN31

HV

1

HV

0

HV

2

HV

3

HV

4

HV

5

HV

6

HV

7

HV

8

HV

9

HV

10

HV

11

HV

12

HV

13

HV

14

HV

15

HV

16

HV

17

HV

26

HV

27

HV

28

HV

29

HV

30

HV

31

HV

18

HV

19

HV

20

HV

21

HV

22

HV

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HV

24

HV

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SiP

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451

R11

451

C15

80.

1U/1

00V

C15

80.

1U/1

00V

R85

100K

/201

2R

8510

0K/2

012

R10

651

R10

651

C15

50.

1U/1

00V

C15

50.

1U/1

00V

R13

851

R13

851

C17

40.

1U/1

00V

C17

40.

1U/1

00V

R86

51R

8651

R13

610

0K/2

012

R13

610

0K/2

012

C16

00.

1U/1

00V

C16

00.

1U/1

00V

R81

100K

/201

2R

8110

0K/2

012

C16

10.

1U/1

00V

C16

10.

1U/1

00V

R12

351

R12

351

C18

50.

1U/1

00V

C18

50.

1U/1

00V

C17

10.

1U/1

00V

C17

10.

1U/1

00V

R87

51R

8751

C16

60.

1U/1

00V

C16

60.

1U/1

00V

C19

60.

1U/1

00V

C19

60.

1U/1

00V

CN

20

HIF

-3B

B-6

4PA

-2.5

4DS

(HIR

OS

E)

CN

20

HIF

-3B

B-6

4PA

-2.5

4DS

(HIR

OS

E)

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364

R12

410

0K/2

012

R12

410

0K/2

012

C18

70.

1U/1

00V

C18

70.

1U/1

00V

R10

251

R10

251

C16

40.

1U/1

00V

C16

40.

1U/1

00V

R83

51R

8351

C18

80.

1U/1

00V

C18

80.

1U/1

00V

R14

351

R14

351

R98

51R

9851

C18

20.

1U/1

00V

C18

20.

1U/1

00V

R11

051

R11

051

R12

251

R12

251

C20

90.

1U/1

00V

C20

90.

1U/1

00V

C14

80.

1U/1

00V

C14

80.

1U/1

00V

C19

70.

1U/1

00V

C19

70.

1U/1

00V

R11

210

0K/2

012

R11

210

0K/2

012

C20

00.

1U/1

00V

C20

00.

1U/1

00V

C17

90.

1U/1

00V

C17

90.

1U/1

00V

C19

80.

1U/1

00V

C19

80.

1U/1

00V

C14

90.

1U/1

00V

C14

90.

1U/1

00V

R12

910

0K/2

012

R12

910

0K/2

012

R13

451

R13

451

C16

50.

1U/1

00V

C16

50.

1U/1

00V

C18

90.

1U/1

00V

C18

90.

1U/1

00V

R82

51R

8251

R10

010

0K/2

012

R10

010

0K/2

012

C19

50.

1U/1

00V

C19

50.

1U/1

00V

R88

100K

/201

2R

8810

0K/2

012

C20

10.

1U/1

00V

C20

10.

1U/1

00V

C19

00.

1U/1

00V

C19

00.

1U/1

00V

C15

20.

1U/1

00V

C15

20.

1U/1

00V

R11

710

0K/2

012

R11

710

0K/2

012

C16

80.

1U/1

00V

C16

80.

1U/1

00V

C19

20.

1U/1

00V

C19

20.

1U/1

00V

C20

60.

1U/1

00V

C20

60.

1U/1

00V

R10

110

0K/2

012

R10

110

0K/2

012

R13

951

R13

951

R94

51R

9451

R11

851

R11

851

C15

30.

1U/1

00V

C15

30.

1U/1

00V

C16

90.

1U/1

00V

C16

90.

1U/1

00V

C19

30.

1U/1

00V

C19

30.

1U/1

00V

C17

20.

1U/1

00V

C17

20.

1U/1

00V

C15

10.

1U/1

00V

C15

10.

1U/1

00V

R10

351

R10

351

R97

100K

/201

2R

9710

0K/2

012

R11

151

R11

151

C15

60.

1U/1

00V

C15

60.

1U/1

00V

C15

70.

1U/1

00V

C15

70.

1U/1

00V

C14

50.

1U/1

00V

C14

50.

1U/1

00V

C17

30.

1U/1

00V

C17

30.

1U/1

00V

C16

20.

1U/1

00V

C16

20.

1U/1

00V

R89

100K

/201

2R

8910

0K/2

012

R13

551

R13

551

C15

90.

1U/1

00V

C15

90.

1U/1

00V

CN

19LE

MO

_AN

GLE

CN

19LE

MO

_AN

GLE

1

2345

C20

40.

1U/1

00V

C20

40.

1U/1

00V

R13

051

R13

051

C17

60.

1U/1

00V

C17

60.

1U/1

00V

C15

40.

1U/1

00V

C15

40.

1U/1

00V

R14

410

0K/2

012

R14

410

0K/2

012

R79

100K

/201

2R

7910

0K/2

012

C17

50.

1U/1

00V

C17

50.

1U/1

00V

R77

22K

/201

2

R77

22K

/201

2

C17

00.

1U/1

00V

C17

00.

1U/1

00V

R99

51R

9951

R13

210

0K/2

012

R13

210

0K/2

012

R14

010

0K/2

012

R14

010

0K/2

012

C17

70.

1U/1

00V

C17

70.

1U/1

00V

R95

51R

9551

R10

751

R10

751

R11

951

R11

951

C16

70.

1U/1

00V

C16

70.

1U/1

00V

C18

60.

1U/1

00V

C18

60.

1U/1

00V

C20

50.

1U/1

00V

C20

50.

1U/1

00V

R12

010

0K/2

012

R12

010

0K/2

012

R12

810

0K/2

012

R12

810

0K/2

012

R13

151

R13

151

C18

00.

1U/1

00V

C18

00.

1U/1

00V

C18

30.

1U/1

00V

C18

30.

1U/1

00V

C18

10.

1U/1

00V

C18

10.

1U/1

00V

R12

510

0K/2

012

R12

510

0K/2

012

C17

80.

1U/1

00V

C17

80.

1U/1

00V

R12

651

R12

651

R90

51R

9051

R10

810

0K/2

012

R10

810

0K/2

012

R11

610

0K/2

012

R11

610

0K/2

012

C14

40.

1U/1

00V

C14

40.

1U/1

00V

R10

410

0K/2

012

R10

410

0K/2

012

R11

551

R11

551

C19

40.

1U/1

00V

C19

40.

1U/1

00V

C18

40.

1U/1

00V

C18

40.

1U/1

00V

C14

3

1U/3

225

C14

3

1U/3

225

R12

110

0K/2

012

R12

110

0K/2

012

C20

80.

1U/1

00V

C20

80.

1U/1

00V

R91

51R

9151

R96

100K

/201

2R

9610

0K/2

012

R84

100K

/201

2R

8410

0K/2

012

R78

100K

/201

2R

7810

0K/2

012

C19

10.

1U/1

00V

C19

10.

1U/1

00V

R92

100K

/201

2R

9210

0K/2

012

C21

00.

1U/1

00V

C21

00.

1U/1

00V

C14

60.

1U/1

00V

C14

60.

1U/1

00V

R10

910

0K/2

012

R10

910

0K/2

012

R11

310

0K/2

012

R11

310

0K/2

012

C20

20.

1U/1

00V

C20

20.

1U/1

00V

C15

00.

1U/1

00V

C15

00.

1U/1

00V

R10

510

0K/2

012

R10

510

0K/2

012

R14

251

R14

251

C14

70.

1U/1

00V

C14

70.

1U/1

00V

R93

100K

/201

2R

9310

0K/2

012

R12

751

R12

751

オシロスコープ

2mV

電流 2mA(ロード抵抗 約40kΩ)電流 15μA(ロード抵抗 約5MΩ)

80V出力した時のリップル

LT3482の定格電流は2mAだが....

ノイズは増える!

1312年12月21日金曜日

Page 14: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

電流 15!A(ロード抵抗 約5MΩ) 電流 2mA(ロード抵抗 約40kΩ)

SN比15μA! ! ! ! ! 10.8±0.312mA! ! ! ! ! 10.7±0.30

ICに流れる電流による影響ほとんど無し

LT3482の高負荷特性2

1412年12月21日金曜日

Page 15: MPPC読み出しのための 汎用モジュールの開発kunolab/year-end...2012/12/21  · EASIROCボード EASIROCボード (東北大学、KEK 測定器開発室) AMP、Bias調節機能を内蔵

まとめモジュール仕様の決定

新規部品の動作テストを行った

回路図を作成し発注

現在基板の詳細について打ち合わせ中

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

㼂㼛㼘㼠㼍㼓㼑㻌㼞㼍㼚㼓㼑㻌㼕㼟㻌㻜㻌㻙㻌㻤㻜㼂

ศᅽჾ䛷㻴㼂䜢㻟㻜ศ䛾㻝䛻ศᅽ䛩䜛

㻯㻻㻵㻸㼀㻾㻻㻺㻵㻯㻿㻘㻌㻿㻰㻟㻝㻝㻜㻙㻢㻾㻤㻙㻾

㻾㼁㻝㻛㻠㻙㻮㻙㻥㻚㻢㻣㻹㻔䝣䜯䜲䞁䜿䝮㻕

㻾㼁㻝㻛㻠㻙㻮㻙㻜㻚㻟㻟㻹㻔䝣䜯䜲䞁䜿䝮㻕

���9����9�ᇶ‽㟁ᅽ5HIHUHQFH�9ROWDJH

䝣䝻䞁䝖䝟䝛䝹⾜䛝䠄㻸㻱㻹㻻䠖㻭㼚㼍㼘㼛㼓䜾䝹䞊䝥㻕

㻶㻿㼃㻝㻌㻞㻙㻟㻌䛷ෆ㒊㻴㼂䚸㻝㻙㻞䛷እ㒊㻴㼂䚹㻶㻿㼃㻞䛿㏻ᖖ㛤ᨺ䚸㻝㻙㻞䝅䝵䞊䝖䛚䜘䜃㻶㻿㼃㻝㛤ᨺ䛷ෆ㒊㻴㼂䜢እ㒊䛻ฟ䛩䚹

※㟁ࢫ&㟁※033ࢫ&㟁※033ࢫ&㟁※033ࢫ&033�㹼��9�㹼��9�㹼��9�㹼��9

VCTRL_LT

HV_LT

HV_LT

OUT+2.048V

VCTRL_LT

OUT+4V5

OUT+1V8

OUT+4V5

OUT+1V8

OUT+2.048V

HV_MPPC

HV_SHDN

CS_DAC

SCK_DAC

SDI_DAC

MON_HVI

MON_HVP

VREF_1.8V

VREF_4.5V

+5VA_VCC

+5VA_VCC

+5VA_VCC

+5VA_VCC

+3V3A_AVDD

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> A

EASIROC_MODULE / POWER_HVA3

23 23Saturday, December 08, 2012

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> A

EASIROC_MODULE / POWER_HVA3

23 23Saturday, December 08, 2012

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> A

EASIROC_MODULE / POWER_HVA3

23 23Saturday, December 08, 2012

C5020.01U/100V

C507

10U

C504

0.01U/16V

U120 REF194GSZ-ND

VS2/+SLEEP3

TP1

1

GND

4

TP2

5

VOUT 6NC 7

8NC

C5010.22U/50V

R2501K

R2583.1K/1%

R255100K

C514

1U

JP5 JSW2

A 1B 2C 3C5030.22U/50V

U122

LM7322MM

OUTA1-INA2+INA3

-VIN4

+VIN 8

OUTB 7-INB 6+INB 5

U121 REF191GSZ-ND

VS2/+SLEEP3

TP1

1

GND

4

TP2

5

VOUT 6NC 7

8NC

TP66 HV_EXTC5060.1U/16V

C511

10U

R25215K

TP67 HV_EXT_GND

C5001U/16V

C499 0.1U/50V

R25151

C508

0.1U

R2471M

C510

1U

C509

0.1U

R2539.67M

C516

0.1U

C512

0.1U

R2574.7K/1%

R254330K

U119

DAC8411DCKT

SYNC1

SCLK2

DIN3 AVDD/VREF 4

GND 5

VOUT 6

C515

0.1U

C513

0.1U

JP1JSW2

12

R256OPT

U118

LT3482EUD#PBF

NC 1

APD 2

MO

NIN

3

VOUT2 4

VOUT1 5PUM

P6

SW7

SW8

GND

9G

ND10

VIN11

SHDN12

CTRL13

FB 14

FSET

15

MONOUT16

GND

17

R2481M

L7 6.8U

C5050.1U/100V

R24910K

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

$'&�+*�6,'($'&�+*�6,'($'&�+*�6,'($'&�+*�6,'($'&�/*�6,'($'&�/*�6,'($'&�/*�6,'($'&�/*�6,'(

OTR_HGOTR_LG

ADC_HG_CH1ADC_HG_CH2ADC_HG_CH3ADC_HG_CH4ADC_HG_CH5ADC_HG_CH6ADC_HG_CH7ADC_HG_CH8ADC_HG_CH9ADC_HG_CH10ADC_HG_CH11ADC_HG_CH12

ADC_LG_CH1ADC_LG_CH2ADC_LG_CH3ADC_LG_CH4ADC_LG_CH5ADC_LG_CH6ADC_LG_CH7ADC_LG_CH8ADC_LG_CH9ADC_LG_CH10ADC_LG_CH11ADC_LG_CH12ADC_HG_CH[12:1]

OTR_HG

HG_TO_ADC

VREF_1.8VVREF_1.8V

LG_TO_ADC

ADC_LG_CH[12:1]

OTR_LG

ADC_CLK_HGADC_CLK_LG

+3V3D

+5VA_VCC+5VA_VCC

+3V3D

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> A

EASIROC_MODULE / ADCA3

9 19Saturday, December 08, 2012

Title

Size Document Number Rev

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<Doc> A

EASIROC_MODULE / ADCA3

9 19Saturday, December 08, 2012

Title

Size Document Number Rev

Date: Sheet of

<Doc> A

EASIROC_MODULE / ADCA3

9 19Saturday, December 08, 2012

C17

(0.1U)

C19

10U

C12

0.1U

C23

0.1U

C53

0.1U

C14

0.1U

C3

10U

C20

10U

C24

10U

C1310U

C4

10U

R5(0)

C1

0.1U

C18

(0.1U)C21

0.1U

R2

51

R40

R1

51

C1110U

C2

0.1U

C54

0.1U

C100.1U

C25

0.1U

C50.1U

U1AD9220ARSZ

CLK1

OTR 14

AVD

D15

AVSS

16

REFCOM19

VINA23VINB24

AVSS

25

AVD

D26

DVS

S27

DVD

D28

B01 13B02 12B03 11B04 10B05 9B06 8B07 7B08 6B09 5B10 4B11 3B12 2

CAPB20 CAPT21

VREF18

CML22

SENSE17

U2AD9220ARSZ

CLK1

OTR 14

AVD

D15

AVSS

16

REFCOM19

VINA23VINB24

AVSS

25

AVD

D26

DVS

S27

DVD

D28

B01 13B02 12B03 11B04 10B05 9B06 8B07 7B08 6B09 5B10 4B11 3B12 2

CAPB20 CAPT21

VREF18

CML22

SENSE17

C150.1U

R6(0)

C80.1U

C160.1U

C26

10U

C9

0.1U

C22

0.1U

C6

0.1U

R30

C70.1U

1512年12月21日金曜日

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1612年12月21日金曜日

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32chのMPPC同時駆動が可能

4.5V 8bit での、32ch個別のHV 調節が可能

DATASHEET

EASIROC DATASHEET http://omega.in2p3.fr 7/22

1. Chip description

1.1. One channel description The analogue core features 32 channels embedding an input DAC for SiPM high voltage adjustment on 4.5V to tune the sensor gain channel by channel. Two voltage sensitive preamplifiers allow the requested dynamic range from 160 fC to 320 pC and are followed by a trigger line made of a fast shaper and a discriminator. The charge measurement is provided by two variable slow shapers and two Track and Hold blocks. The block scheme of a channel is shown on Figure 4.

Variable LowGain PA (4 bits)

HoldRead

Low GainMultiplexedOutput

Ch31_trig

Channel 0

Common to the 32 channels

Channel 31

Variable HighGain PA (4 bits)

+

V_thLatch

RS

Channel0_trigger

Discri

OR32

Slow Shaper25 - 175 ns

LG Slow ShaperVariable Shaping

Time (3 bits)

15 nsRead Trigger

MultiplexedOutput

Low GainPreAmp.

HG Slow ShaperVariable Shaping

Time (3 bits)

0.1pF - 1.5pF

1.5pF

10-bitDAC

RS or Discri

0.1pF - 1.5pF

15pF

High GainPreAmp.

HoldRead

High GainMultiplexedOutput

+Slow Shaper25 - 175 ns

3pF

in_calib

Bipolar Fast Shaper8-bit DAC

0-4.5V

INCh0

ONc15p

3pF

Ctest

Figure 4 – One channel description

アンプ、シェーパー、ディスクリミネータを内蔵し、そのGainやシェーピング時定数、VThなどを調節可能

EASIROCフランスLALで開発されたMPPC読み出し用ASIC

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電流 80μA(ロード抵抗 約1MΩ) 電流 160μA(ロード抵抗 約0.5MΩ)

電流 240μA(ロード抵抗 約0.33MΩ) 電流 800μA(ロード抵抗 約0.1MΩ)

2mV

1812年12月21日金曜日

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Module Interface(64ch)

RJ45

LVDS

NI

M

端子台

MPPC

Analog

Digital in

Digital out

LVDS

MPPC

Rear Panel

NIM用電源端子(±6V)

LVDS output ,電源用端子台

Front Panel

MPPC input (half pitch),

温度計入力

Analog (LEMO x5)

HighGain x2 ,Probe x2 ,HV入出力

Digital output (LEMO x5)

busy ,trigger out , sync,予備1,2

Digital input (LEMO x6)

HOLD ,clear ,accept ,timing stop ,sync,予備

RJ45(ethernet)(FPGA編集) ,LEDLED

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電源のCTRL電圧と出力電圧

Vout = 66.36Vctrl - 1.06

LT3482 Vctrl

Vout

コントロール電圧を与える事により出力電圧を調節できる

FPGAを通してDACで調節 (0~1.25V)

2012年12月21日金曜日

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温度依存性

温度(℃)

電圧(V)

LT3482

y= 00.0066x + 71.112

温度依存性LT3482! ! 6.6mV/℃

恒温槽に電源チップだけを入れ、出力電圧の温度依存性を調べた

2112年12月21日金曜日