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===== Summary of FEB measurement with 1.2 mm thick PCBs =====


==== Mesure avec la maquette à l'IPNL ====

Cette première série de mesure a été réalisée sans latch sur les sorties des discriminateurs. Le PCB est glissé entre 2 plaque de 5mm de contreplaqué surmontées de 2 plans de cuivre.

=== Run 736999 ===

pedestal strip connected

<code>
Old ped=28,26,32,22,32,34,41,36,31,31,31,31,31,31,31,31, 31,31,31,31,31,31,31,31,36,25,34,22,20,39,36, 21</code>

=== Run 737003 ===

Pedestal after correction

<code javascript>
[28,25,31,24,32,34,38,36,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,31,36,25,34,22,20,39,36, 21 ],
</code>


=== Scan en injection ===

La mesure du piedestal après injection est faite à l'oeuil.


^ Run ^Injection ^Cote ^Piedestal ^Seuil 3 ^Seuil 7 ^
| 737004 | 300 | 7 | 350 | 395 | 450 |
| 737006 | 200 | 7 | 350 | 370 | 415 |
| 737007 | 400 | 7 | 350 | 421 | 485 |
| 737008 | 500 | 7 | 350 | 448 | 525 |
| 737009 | 600 | 7 | 350 | 472 | 558 |
| 737026 | 200 | 3 | 350 | 408 | 370 | 
| 737028 | 300 | 3 | 350 | 448 | 400 | 
| 737030 | 400 | 3 | 350 | 485 | 428 | 
| 737031 | 500 | 3 | 350 | 530 | 440 | 
| 737032 | 600 | 3 | 350 | 465 | 556 | |
|        |Peuplier 3mm | | | | |
| 737034 | 200 | 3 | 350 | 372 | 408 | 
| 737035 | 300 | 3 | 350 | 445 | 400 | 
| 737036 | 400 | 3 | 350 | 482 | 400 ? | 

Avec le peuplier de 3 mm on obtient les mêmes resultats qu'avec le contreplaqué de 5 mm

On obtient deux comportements similaire (figure <imgref injection_etroit >, <imgref injection_large>) indépendamment du coté sur lequel l'injection est faite. Le signal transmis semble 40 % plus faible.

<imgcaption injection_etroit | valeur moyenne de Vth min pour differentes injection du coté interne> {{ :calibration_dac_mv.jpg?500 |}} </imgcaption>





<imgcaption injection_large | valeur moyenne de Vth min pour differentes injection du coté externe >
{{ :calibration_dac_mv_large.jpg?500 |}} </imgcaption>




==== Mesures additionnelles =====

=== Run 737050 ===

Nouveau piedestaux

=== Run 737053 ===

Piedestaux corrige

dac=dac0+(med-ped)/2.97

=== Run 737055 ===

Calibration 100 mV sur la strip 2

Efficace sur cote injection (tdc 3) pas sur 7

canal 3 =>

Full eff pour Vth=370

piedestal 335

Soit 35 Vth=> 100mV Ok

canal 7 =>

Full eff Vth=351

Soit 16

=== Run 737056 ===

150 mV injecte

Canal 3 => 393-335 => 58 (170 mV attendu)

Canal 7=> 361-335 => 26 ( On se serait attendu a mieux, mais on est a limite du bruit a 370...)

=== Run 737058 ===

200 mV injecte

Canal 3 => 419-335=> 84

Canal 7 => 371-335 => 36

=== Run 737059 ===

200 mV injecte Seuil a 375 , tous les autres canaux masques

=== Run 737060 ===

225 mV injecte Seuil a 375 , tous les autres canaux masques

=== Run 737061 ===

225 mV injecte Seuil a 380 , tous les autres canaux masques

=== Run 737062 ===

le meme mais j'active TDC 1 et 5=> le bruit diverge 225 mV injecte Seuil a 380 , tous les autres canaux masques

==== Mesures au CERN PCB 1.2 mm ====

=== Run piedestaux ===

Les runs 737192/193 et 737200, sont pris en mode piedestal sans latcher la sortie des discriminateurs. Les autres acquisitions sont faites en mode latché.

=== Cablage ===

Les tableaux suivants donne les correspondances entre les cables, les pistes, le PETIROC et le TDC.

<code C>
int lemo2pr[32]={14,13,12,11,10,9,8,7,6,4,2,0,1,3,5,24,
                 26,28,30,31,29,27,25,23,22,21,20,19,18,17,16,15};
                 
int pr2lemo[32]={11,12,10,13,9,14,8,7,6,5,4,3,2,1,0,31,
                 30,29,28,27,26,25,24,23,15,22,16,21,17,20,18,19};
 
 
int pr2tdc[32]={1,3,5,7,9,11,13,15,
                -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
                -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
                14,12,10,8,6,4,2,0};


 int tdc2pr[32]={31,0,30,1,29,2,28,3,27,4,26,5,25,6,24,7,
                 -1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,};
 
 
int lemo2strip[32]={86,85,84,83,82,81,80,79,78,77,76,75,74,73,72,71,
                    71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86};
</code>
=== Run d'injections ===

== Conditions ==

La fenêtre d'acquisition est de 500 clocks, le seuil est fixé à 390. L'injection se fait sur la piste 76, TDC 5 et 8 sur 1pF, terminé par 50 Ohm.

On calcule l'efficacité comme le rapport du nombre de fois où la piste injectée et vu sur le nombre d'injections. Ce rapport peut être supérieru à 100 % si la piste est bruitée. L'efficacité en Y est donnée par le nombre de fois où une mesure de $\Delta T$ est possible sur le nombre d'injection.

^ run^  Threshold (DAC)^Injection(fC) ^ Ntrg ^ Eff ^ Eff Xy ^
| 737232 |390  | 180     | 8311  | 101.6    | 4.1        |
| 737233 | 390 | 200     |7555   | 103.0    | 9.3        |
| 737234 | 390 | 230     | 8698  | 100.9    | 23.1       |
| 737235 | 390 | 250     | 9860  | 100.1    | 51.0       |
| 737236 | 390 | 280     |9922   | 100.1    | 94.0       |
| 737237 | 390 | 300     |9890   | 100.1    | 99.1       |
| 737238 | 390 | 350     | 10828 | 100.2    | 100.0      |
| 737239 | 390 | 400     | 8860  | 100.4    | 99.8       |
| 737240 | 390 | 500     | 8401  | 100.7    | 100.0      |
| 737241 | 395 | 300     | 9978  | 100.5    | 92.5       |
| 737242 | 400 | 300     | 9832  | 100.1    | 65.6       |
| 737243 | 400 | 400     | 9596  | 99.8     | 99.7       |
| 737244 | 400 | 500     | 11124 | 100.4    | 99.8       |


En référence le run 737231 n'a pas d'injection. La <imgref cern_injection_oct17> donne ces deux courbes d'efficacité. Le point de fonctionnement minimal avec le détecteur est de 300 fC. La <imgref r737244_strip76> montre la différence en temps entre les deux extrémités de la piste 76 pour 500 fC d'injection et un seuil à 400. La résolution est de l'ordre de 100 ps (~1.1 cm). Elle se dégrade jusqu'à ~ 250 ps lorsque l'on se rapproche du seuil de détection (300 fC).



<imgcaption cern_injection_oct17 | Efficacité en fonction de l'injection (mv ou fC) du coté de l'injection (bleu) et à l'autre bout de la piste > 
{{ :cern_oct_2017:cern_injection.png?500 |}}
</imgcaption>

<imgcaption r737244_strip76 | Distribution $\Delta T$ sur la piste 76 pour le run 7373244 > 

{{ :cern_oct_2017:strip76_500mv_th400_cern.png?500 |}}
</imgcaption>


==== Calibration à l'IPNL ====

=== Setup ===

On utilise un PCB glissé entre deux feuilles de peupliers de 3 mm et 2 plans de cuivre.

Les corrections proposées par Nathalie sont appliquées sur le FEB:

  * 100 k $\Omega $ et 100 nF sur la pate IBxxxxtime
  * Vh 2.5 V


De plus on utilise un cable ethernet blinde (Class 6). Ces différentes corrections ont pratiquement supprimés les redéclenchements obervés précédemment. Le gain du PETIROC est par ailleurs divisé par plus de deux avec la résistance de 100 k$\Omega$. On se propose de mesurer les injections minimales pour voir un signal sur une piste et pour mesurer une position le long de la piste (signal vu des 2 cotés de la piste)

== Principe ==

On injecte une charge donnee et l'on répète la procédure de mesure des piedestaux, i.e, on ajuste la courbe d'efficacité sur chaque piste avec une fonction



$
 f(x)  &= a \times erfc(\frac{(x-b)}{c}) \\
$


Dans l'acquisition, on collecte 120 fenêtres de 4 $\mu$s pour chaque valeur de seuils et l'on regarde pour chaque canal s'il a été vu au moins une fois.
Sur la <imgref calib_ipnl_strip2 >  aucune injection n'est faite et l'on mesure le piedestal

<imgcaption calib_ipnl_strip2 | Piedestal canal 2 (737291)> {{ :calib_ipnl:run737291_strip2.png?500 |}} </imgcaption>

Par contre, si une injection de 450 fC est faite près du canal 11, le bout de la piste étant lu par le canal 6, on observe les signaux sur les figures suivantes

{{ :calib_ipnl:run737291_strip6.png?500 |}}

{{ :calib_ipnl:run737291_strip11.png?500 |}}

La valeur du paramètre //b// de la fonction //f// est le piedestal sans injection, ou la valeur moyenne du signal vu après injection.

L'artefact proche de la valeur du piedestal de la piste 6 est à comprendre.



=== Pedestal  Runs (737265 / 737270) === 

On commence par mesurer les piedestaux, i.e aucune injection n'est connectée .
Apres correction des DAC6B on repete la mesure sur le run 736270 et l'on obtient:


^channel ^ a ^b ^c ^
| 0| 59.1|524.0| 2.47| 
| 1| 58.9|527.5| 0.89| 
| 2| 59.0|527.6| 0.89| 
| 3| 58.8|527.5| 0.86| 
| 4| 42.0|527.5| 0.88| 
| 5| 59.1|527.6| 1.01| 
| 6| 58.7|526.5| 1.55| 
| 7| 58.5|526.9| 1.09| 
| 8| 58.8|527.5| 0.12| 
| 9| 58.6|527.4| 0.92| 
|10| 58.7|527.4| 1.06| 
|11| 59.1|527.6| 0.94| 
|12| 58.8|526.2| 1.58| 
|13| 59.1|527.8| 1.23| 
|14| 59.1|527.6| 0.94| 


<imgcaption calib_ipnl_ped737270 | Moyenne des pidestaux run 737270 >
{{ :calib_ipnl:summary_737270_tdc5.png?500 |}}
</imgcaption>


L'ensemble des canaux sont donc alignés (<imgref calib_ipnl_ped737270 >) avec une valeur moyenne a 527 a.u (VthTime)

=== Performances ===

Les resultats pour une injection de 100 à 500 fC sont dans l'appendice [#sec-appendice-a].
Un résumé est donné dans la section [#sec-rsum].



=== Résumé ===

La <imgref  calib_ipnl_sum11et6  > nous donne les valeurs minimal d'injection pour un seuil à 530:

  * Canal 11, du coté de l'injection, le signal est vu des 100 fC

  * canal 6, à l'autre bout de la piste, il faut au minimum injecter 250 fC. 
 

<imgcaption calib_ipnl_sum11et6 | Valeur moyenne du signal sur les canaux 11 (bleu) et 6 (orange) en fonction de l'injection  (mV sur 1 pF) >
{{ :calib_ipnl:summary_piste11et6.png?500 |}}

</imgcaption>



====  Reponse temporelle du système ====

=== Principe ===

Après les différentes mesures on remarque une atténuation relativement élevée le long de la 
piste. Nous voulons vérifier si cet effet est lié à la forme du pulse d'injection. Pour ce faire nous avons utilisé un générateur PICOPULSE délivrant des fronts avec un temps de montée (20%-80%)
maximum de  240 ps. Pour faire varier ce temps de montée nous avons ajouté en série de cables BNC 50 Ohm de 10 m.

Pour évaluer l'impact sur l'efficacité, on fixe le seuil VthTime a 535, puis on varie l'injection du generateur jusqu'a que les canaux 11 et 6 soient efficaces.

On note cette injection Vi et on mesure au scope la valeur du temps de montee Tm (20%-80%) et l'amplitude du pulse Vm



=== Resultats ===

Si on calcule dV/dt on voit que le courant minimal pour voir un signal se stabilise au dessus
de 1 ns de temps de montee



^ L ^ Vi 11 ^Vi 6 ^ Vm 11 ^ Tm 11 ^ Vm 6 ^ Tm 6 ^Vm11/Tm11 ^V6m/Tm6 ^ Ratio i11/i6 |
|0  |28     |179   |27     |0.24   |165   |0.24  |112.5     |687.5   |6.11          |
|10 |63     |225   |55     |0.4    |192   |0.4   |137.5     |480     |3.5           |
|20 |90     |283   |78     |1.2    |251   |1.3   |65        |193.1   |3.0           |
|30 |113    |357   |94     |2      |301   |2.2   |47        |136.8   |2.9           |
|40 |159    |449   |126    |2.8    |370   |3.1   |45        |119.3   |2.7           |
|50 |200    |565   |152    |3.6    |449   |3.7   |42.2      |121.35  |2.9           |
|   |       |      |       |       |      |      |          |        |              |


On note également que le rapport transmis/injection reste faible et stable (~3)

== Remark ==
  
On a mesuré le temps de montée avec le générateur Agilent utilisé dans tous les autres tests

  * Réglage: 2.5 ns 285 mV

On mesure:

  * //Fall// 2.32 ns 
  *  //(20%-80%)// 1.60 ns 

On est donc dans une bande de fréquence stabilisée du PETIROC 



==== Mesure Directe des pulses d'injection ====

Cette mesure avit été tentée lors des essais d'adaptation mais un bruit piqué sur les circuits de résistance variable a empéché une mesure précise. Sur le setup courant on a pu réaliser cette mesure proprement.

=== Injection ===

On injecte 5V sur 1 pF sur une piste non connectée au FEB.

On mesure d'abord au scope le pulse de charge en direct sur 50 Ohm (comme sur le FEB)
On retrouve 2.5 ns de temps de montee (//Fall//) et l'on mesure une charge intégrée de 5 pC comme attendu.



=== Mesures ===

== Cable 50 Ohm terminaison 50 Ohm sur le scope ==

On est dans les conditions d'injection sur le PETIROC.



<imgcaption calib_ipnl_50Ohm | 50 Ohm adaptation >
  {{:calib_ipnl:50-ohms--00000.png?200|}}
</imgcaption>

On mesure (<imgref calib_ipnl_50Ohm >):

  * Coté injection 
    * (80-20) 1.43 ns
    * Amplitude -51 mV
    * Area = -127 a.u

  * Coté opposé
    * (80-20) 2.46 ns
    * Amplitude -33 mV 
    * Area = -105 a.u
  * Rebond 
   * Délai: 18 ns (=2x L) 
   * Amplitude 10 mV
  * Mesure du temps de propagation
    * Distance transmis: 8.90 ns
    * Distance Rebond:   18.30 ns

** Calcul de l'impedance de la ligne **

a=Vr/Vi=10./-51.=-0.196

Z0=Zt*(1-a)/(1+a)

Z0=50(scope)*(1-a)/(1+a)=74 Ohm ?

== Cable et terminaison sur le scope de 75 Ohm ==

On répéte la mesure avec des cables de 75 Ohm et une terminaison de 75 $\omega$ sur le scope (<imgref calib_ipnl_75Ohm>)

<imgcaption calib_ipnl_75Ohm | 75 Ohm adaptation >
{{ :calib_ipnl:75-ohms--00000.png?200 |}}
</imgcaption>

**Resultats**:

  * Injection -58 mV 
  * Opposé  -43 mV  
  * Rebond  +7.6 mV

L'amélioration est faible et l'on a toujours des pertes dans la ligne (dispersive ?)

== Cable de 75 Ohm pas de terminaison (> 1 MOhm) ==

Enfin en supprimant les bouchons de terminaison sur le scope on obtient les signaux observés sur la <imgref calib_ipnl_highz>.

<imgcaption calib_ipnl_highz | No adaptation >
{{ :calib_ipnl:high-z--00000.png?300 |}}
</imgcaption>

**Résultats**

  * Injection 90 mV
  * Oppose 70 mV
  * Rebond  7.6

On améliore le rapport Transmis/Direct.

On observe de nombreux rebonds comme attendu, néanmoins si la charge des RPC est faible leur amplitude est suffisamment faible pour qu'ils  ne soient pas détectés.

La mesure sur un detecteur (OFF et avec des cosmiques) est donc indispensable.  


== Backup ==

{{ :calib_ipnl:reflexion--00000.png?300 |}}
==== Mesure de la resolution a l'IPN ====

=== Piedestal ===
On mesure le piedestal , run 737318 sans injection.

Mean $\simeq$ 530 (+3 par rapport à la dernière mesure ?)  

$ c \simeq  1.7 \Rightarrow \sigma \simeq 1.2 \Rightarrow V_{th} = <V_{Mean}> + 5 \times \sigma = 536 $

=== Injection Piste 73 (TDC 7 et 2) === 

On observe une pleine efficacité sur le coté de l'injection seulement pour 200 mV (grosse dispersion du piedestal). Cela est peur etre dû à une mauvaise connection à la piste ou à la masse de mon injection. Le tableau suivant donne l'efficacité de mesure des deux coordonnées et la précision en temps observée ($\Delta T, \sigma_T$) en fonction de la charge injectée.


^run   ^Injection (mV)^ $\epsilon$ (%) ^ $ \sigma_T$ (ps) ^ $\Delta T$ (ns) ^
|737349|200      |50   |326   |-6.38  |
|329   |210      |65   |390   |-6.49  |
|330   |220      |77   |420   |-6.56  |
|331   |230      |87.5 |420   |-6.65  |
|332   |240      |94.6 |400   |-6.67  |
|333   |250      |97.8 |373   |-6.67  |
|334   |260      |99.3 |342   |-6.64  |
|335   |270      |99.8 |315   |-6.62  |
|336   |280      |99.9 |290   |-6.6   |
|337   |290      |99.9 |269   |-6.58  |
|338   |300      |100  |254   |-6.56  |
|339   |310      |99.9 |242   |-6.54  |
|340   |320      |100  |234   |-6.52  |
|341   |330      |100  |223   |-6.51  |
|342   |340      |100  |211   |-6.5   |
|343   |350      |100  |206   |-6.49  |
|344   |360      |100  |197   |-6.47  |
|345   |370      |100  |191   |-6.47  |
|346   |380      |100  |183   |-6.46  |
|347   |390      |100  |177   |-6.46  |
|348   |400      |100  |171   |-6.45  |
|350   |450      |99.9 |156   |-6.44  |
|351   |500      |99.8 |140   |-6.4   |
|352   |550      |99.6 |129   |-6.37  |
|353   |600      |99.3 |119   |-6.34  |
|354   |650      |99.7 |111   |-6.31  |
|355   |700      |98.7 |104   |-6.29  |
|356   |750      |97.5 |105   |-6.27  |
|357   |800      |98.3 |109   |-6.26  |
|358   |850      |94   |111   |-6.25  |
|359   |900      |91.7 |105   |-6.25  |



La  <imgref calib_ipnl_strip73res> montre l'evolution de la resolution et l'efficacité en fonction de l'injection. Les fluctuations au delà de 600 fC sont dû à de la diaphonie sur des pistes proches (le seuil est resté inchangé a 536).

La <imgref calib_ipnl_strip73pos > montre le biais sur la position à basse injection.



<imgcaption calib_ipnl_strip73res | Evolution de l'efficacite et de la resolution en temps sur la piste 73 >
{{ :calib_ipnl:strip_73_eff_res.png?300 |}}
</imgcaption>


<imgcaption calib_ipnl_strip73pos | Evolution de la position en temps sur la piste 73 >

{{ :calib_ipnl:strip_73_pos.png?300 |}}
</imgcaption>



Si l'on remonte le seuil à 550 on obtient




^run   ^Injection (mV)^ $\epsilon$ (%) ^ $ \sigma_T$ (ps) ^ $\Delta T$ (ns) ^
|737360|900      |100  | 95   | -6.45 |
| 361  |1100     |99.9 | 81   | -6.37 |
| 362  |1300     | 100 | 84   | -6.29 |
| 363  |1500     | 100 | 65   | -6.28 |
| 364  | 1700    | 100 | 61   | -6.26 |
| 365  | 1900    | 100 | 57   | -6.22 |



On a donc une pleine efficacité et une résolution s'améliorant avec la charge injectée.
La mesure complète est à répéter avec une seuil à 540.
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