A Low-Power Time-to-Digital Converter for the CMS Endcap Timing Layer (ETL) Upgrade

时间数字转换器 升级 CMOS芯片 专用集成电路 探测器 动态范围 物理 校准 功率(物理) 线性 电子工程 电气工程 计算机科学 工程类 光电子学 光学 电子线路 时钟信号 量子力学 操作系统
作者
Wei Zhang,Hanhan Sun,C. Edwards,D. Gong,X. Huang,Chonghan Liu,Tiankuan Liu,Tiehui Liu,J. Olsen,Quan Sun,Xiangming Sun,Jinyuan Wu,J. Ye,Li Zhang
出处
期刊:IEEE Transactions on Nuclear Science [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:68 (8): 1984-1992 被引量:17
标识
DOI:10.1109/tns.2021.3085564
摘要

We present the design and test results of a Time-to-Digital-Converter (TDC). The TDC will be a part of the readout ASIC, called ETROC, to read out Low-Gain Avalanche Detectors (LGADs) for the CMS Endcap Timing Layer (ETL) of High-Luminosity LHC upgrade. One of the challenges of the ETROC design is that the TDC is required to consume less than 200 W for each pixel at the nominal hit occupancy of 1%. To meet the low-power requirement, we use a single delay line for both the Time of Arrival (TOA) and the Time over Threshold (TOT) measurements without delay control. A double-strobe self-calibration scheme is used to compensate for process variation, temperature, and power supply voltage. The TDC is fabricated in a 65 nm CMOS technology. The overall performances of the TDC have been evaluated. The TOA has a bin size of 17.8 ps within its effective dynamic range of 11.6 ns. The effective measurement precision of the TOA is 5.6 ps and 9.9 ps with and without the nonlinearity correction, respectively. The TDC block consumes 97 W at the hit occupancy of 1%. Over a temperature range from 23 C to 78 C and a power supply voltage range from 1.05 V to 1.35 V (the nominal value of 1.20 V), the self-calibrated bin size of the TOA varies within 0.4%. The measured TDC performances meet the requirements except that more tests will be performed in the future to verify that the TDC complies with the radiation-tolerance specifications.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Twonej举报Vanmeal求助涉嫌违规
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
xeniaxiong发布了新的文献求助20
1秒前
菜菜完成签到 ,获得积分10
1秒前
小胡子发布了新的文献求助10
1秒前
simple发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
PANSIXUAN完成签到,获得积分10
1秒前
66668888发布了新的文献求助10
2秒前
萌新完成签到,获得积分10
2秒前
粱三问完成签到 ,获得积分10
2秒前
liufei12332131完成签到,获得积分20
2秒前
英姑应助lirongcas采纳,获得10
3秒前
3秒前
111发布了新的文献求助10
3秒前
沈睿发布了新的文献求助10
4秒前
对方正在输入完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
ZZY发布了新的文献求助10
4秒前
logen发布了新的文献求助10
5秒前
福崽完成签到,获得积分10
5秒前
乐颜发布了新的文献求助10
5秒前
明亮的嚣发布了新的文献求助10
5秒前
所所应助fsz采纳,获得10
5秒前
大模型应助刘世昇采纳,获得10
5秒前
打打应助Jodie采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
流落尘世完成签到,获得积分10
6秒前
iNk应助萌新采纳,获得10
7秒前
7秒前
我来电了完成签到,获得积分10
7秒前
Wyy321应助简单梦旋采纳,获得10
7秒前
7秒前
科研通AI6.3应助yuquan采纳,获得10
7秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
8秒前
嘻嘻哈哈发布了新的文献求助10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
First commercial application of ELCRES™ HTV150A film in Nichicon capacitors for AC-DC inverters: SABIC at PCIM Europe 1000
Feldspar inclusion dating of ceramics and burnt stones 1000
Digital and Social Media Marketing 600
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5991666
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7439428
关于积分的说明 16062687
捐赠科研通 5133285
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2753503
邀请新用户注册赠送积分活动 1726216
关于科研通互助平台的介绍 1628323