用于 ATLAS 内 tracker 像素探测器升级的 1.28 与 5.12 Gbps 多通道双轴电缆接收机 ASIC
仪器与探测器
2020-08-25 v1
摘要
我们展示了两款千兆收发器 ASIC 原型，GBCR1 与 GBCR2，均采用 65-nm CMOS 工艺设计，用于 ATLAS 内 tracker 像素探测器读出升级。第一款原型 GBCR1 具有四个上游接收通道和一个带预加重的下游发送通道。每个上游通道通过 5 米 AWG34 双轴电缆以 5.12 Gbps 从位于像素模块上的 ASIC 驱动器接收数据，并从因低质量电缆引起的高频损耗中恢复信号。信号在被发送至光发送器 VTRx+ 之前由恢复时钟重新定时。下游驱动器设计用于通过同一电缆将来自 lpGBT 的 2.56 Gbps 信号传输至像素模块上的电子学器件。恢复信号的峰峰值抖动（全文除非特别说明抖动均指峰峰值）在 GBCR1 输出处为 35.4 ps，下游通道在电缆末端为 138 ps。GBCR1 功耗为 318 mW 且已测试。第二款原型 GBCR2 具有七个上游通道和两个下游通道。每个上游通道以 1.28 Gbps 工作，通过 1 米定制 FLEX 电缆接 6 米 AWG34 双轴电缆直接从 RD53B ASIC 恢复数据。每个上游通道的均衡信号由输入 1.28 GHz 相位可编程时钟重新定时。与 FLEX 输入处信号相比，当重定时逻辑关闭时均衡信号的附加抖动约为 80 ps。当重定时逻辑开启时，假设 1.28 GHz 重定时时钟来自 lpGBT，GBCR2 输出处抖动为 50 ps。下游设计用于通过同一电缆连接将来自 lpGBT 的 160 Mbps 信号传输至 RD53B，电缆末端抖动约为 157 ps。当重定时逻辑开启时 GBCR2 功耗约为 150 mW。该设计于 2019 年 11 月提交。
引用
@article{arxiv.2008.09738,
title = {1.28 and 5.12 Gbps multi-channel twinax cable receiver ASICs for the ATLAS Inner Tracker Pixel Detector Upgrade},
author = {Chufeng Chen and Datao Gong and Suen Hou and Guangming Huang and Xing Huang and Szymon Kulis and Paul Leroux and Chonghan Liu and Tiankuan Liu and Paulo Moreira and Jefery Prinzie and Peilong Wang and Jingbo Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.09738},
year = {2020}
}
备注
7 pages, 15 figures