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July CERN TB log<<<<<
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抱えている問題点
- std threshold scanが途中で落ちる : メモリーリーク?
- tune thresholdのあとにthreshold scanを行うと落ちる : メモリーリーク?
- scan中またはscan後にdigital currentが上がる問題
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configが通らない : チップにdirect modeの動作電圧(VDDD=1.3V , VDDA=1.3V)がかかるようにLVを調整すると通るようになった
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direct modeにおいてTEXIOで両方1.3Vかけてもチップに正常な電圧が流れない(だいぶ低くなる) : 4pin connectorの接触抵抗?→connectorをKEKで使っているものに付け替え→改善
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LDO modeでconfigが通らない(KEK53-3) : 電源の立ち上がり?、電圧不足?、LDOが壊れてる?→LDOでは動きそうにないので以降はdirectで動かす
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digital scan問題 : 数時間放置→元に戻った→おそらくdigital current問題
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SCC のGND問題 : pico太郎プローバーでPORのGNDを挟む(PC=Xpressk7とSCCのGNDを共通にする)→USBpixを電源として使う→micro USB to 4pin基板でTEXIOとPCのGNDを共通にする
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そもそもconfigが通らない問題
- source /opt/Xilinx/Vivado/2016.4/settings64.shをして、vivadoでVivadoを起動
- Open Hardware Manegerに入り、Open targetのAuto connectをクリック
- xcf7k325t_1を右クリックし、Program Deviceをする
- ~/work/FNALTestbeam2018/XpressK7_RD53A/YARR-FW/syn/xpressk7/bram_rd53a_quad_lbnl-325内のrd53a_quad_lbnl_passive_325_160Mbps_pixregro.bitを焼いてPCをreboot
- src内で"./bin/test"を実行して正常に動くかを確認
vivado をsource した後にpython flash.py をするとbitファイルのリストが表示されるので、ここでファイルを指定しても焼くことができる。この場合はメモリにも書かれるので少し時間がかかる。焼いた後は同じくreboot必須。
./bin/test が問題なく動いたらRD53Aと接続、電源を投入して ./bin/rd53a_test を実行し、
[Data] : COL(12) ROW(1) PAR(1) TOT(15,11,15,15)
のような結果が得られれば、config が通っている。
※YARRのversionでinjectionしているpixelが変わっていることがあるのでversion up等された場合は必ずrd53a_testの中身を確認すること!
現状PC10だとPCIeでXpressk7が認識されていないっぽいのでPC9でテスト中
LVはTEXIOから供給すると立ち上がりが遅いため(?)に動かない確率が高い。代用としてUSBpixのregulatorを用いると応答の確率が高い?
→テスターで測定しながらVDDD、VDDAが1.3Vとなるように調節してTEXIOから電圧をかけるとconfigが通った(安定している)
scanの途中にconfigが崩れることが割とある
LDO modeでconfigが通らない問題
Vin:1.8Vをかけてもconfigが通らない、そもそも何も返ってこない
SCCの表面実装をrecommendationに対応させた→
Single Chip Card への変更点→それでもconfig通らず
電源の立ち上がりが安定する前にPORが立ち上がるとconfigが通らないため、PORが働くまでのdelayをpico太郎で見てみる
TEXIOだとやはり電源の立ち上がりが遅い?(ただ立ち上がりの遅いdirect modeだとconfigが通る)→立ち上がりの早いUSBpixのregulatorを使ってみる
USBpixだとVDDDの立ち上がりがVDDAと比べて遅くなってしまっている(現状原因不明)
メカニカルスイッチを使うと立ち上がりが早くなる?→バウンドが懸念?
VDDD,VDDA用にスイッチが2つ付いているが、手でonするため同時性が保証されない
それぞれをonする相対時間が長いとPORが立ち上がるタイミングが冗長となる(?)
メカニカルスイッチのVout側をショートさせて1つのスイッチでVDDD/VDDAがかかるように改造
同時にonできるので、冗長性が消えたが、VDDAの立ち上がり始めに少しステップが見られる
立ち上がり問題とは別に、regulatorで作ったVDDD/VDDAが低い問題もある
register書き換えでregulatorのVoutは変えられる→そもそもconfigが通らないと反映されない
外部からの電圧(Vin)を高くしていくと、Voutも高くなっていく(?)→1.8Vから2.0Vまで上げてみたが6mV程度しか上がらなかった
threshold scan問題
std threshold scanがtune前後関係なく落ちる
lin/diff threshold scanに関してはtune後(tuneはlin/diff問わず)に落ちるようになる
topを見ながら走らせるとメモリーを使い果たしたことでjob自体がkillされている→メモリーリークか
src/libRd53a/Rd53aDataProcessor.cpp内の m_outMap->at(activeChannels[i]).pushData(curOut[activeChannels[i]]);を if(events[activeChannels[i]] > 0)の中に入れてコンパイルし実行
→メモリーリーク直らず
digital scan問題
direct mode、それぞれVDDD=1.23V,VDDA=1.20Vをかけた状態でdigital scanを行ってもうまく返ってこない
dig/anaの電流値を見る限りconfigが通っていそう
rd53a_testを走らせると、最初良さそうな結果が返ってくるが、ノイズが以前よりも大分多くなってしまっている
数時間放置したら正常な動作に戻った、なぜ急に調子が悪くなったのかは不明
CardGND"> Single Chip CardのGND問題
direct mode,LDO modeに関わらず、TEXIO power supplyだとPORピンのGNDをpicoscopeのプローバーGNDで挟まなければdigital scanが返ってこない→SCCのGNDが浮いているため?
picoscopeはUSBでDAQ PCと接続されており、PCIe(Xpressk7)とGNDが共通→Xpressk7とSCCのGNDを共通にするとdigital scanが返ってくる
USBpix power supplyだとプローバーGNDで挟まなくてもdigital scanが返ってくる←USBpixのGNDがPCと共通=電源のGNDがPCと共通
TEXIO power supplyでもGNDを挟まずにscanが出来るように中村さんがmicro USB to 4pin基盤を試作 USB cableでPCに繋ぎ、4pinでGNDだけTEXIOに繋ぐ(設計上5V電源としても使えるようになっているが今は使用しない)
TEXIO power supplyでGND共通にしなくてもdigital scanが返ってくるようになった?
RD53A module Assembly
6/14にHPKからBBされたRD53A moduleが届いたのでSCCにアセンブリ
本日のモジュール。
アルミはアラルダイトを用いてSCCに接着。→
Fig
今回ネジ穴がカバーとアルミ同じ。
アルミとmodule(ASIC+sensor)は熱伝導接着剤(
J-Themo03M)で接着→
Fig
照射するために熱の伝わりやすいの接着剤を使用。
室温だと固まるのに二日かかるため、70°で二時間温めた。
インジウムバンプは85°までしか耐性がないため注意すること。
ワイヤーボンディング→以前に試し打ちをしたもののせいか、一部うまくいかないことあり。(58ぇ・・・)
センサー名(仮)4-5→
KEK53-4
センサー名(仮)4-6→ KEK53-5
6/27に新しく8枚届いた
2-3(条件7,single1,
Red chip)→KEK53-13
2-5(条件5,single1,
Yellow chip)→KEK53-12
4-3(条件1,single3 ①)→KEK53-7
5-4(条件1,single3 ②)→KEK53-8
4-4(条件1,single2)→KEK53-6
5-5(条件2,single2)→KEK53-9
5-9(条件3,single1 ①)→KEK53-10
5-10(条件3,single1 ②)→KEK53-11
9/6に新しくmodule(恐らくノイズが一番小さいもの)が届いたのでAssembly
6-10(条件8,①)→KEK53-?
6-11(条件8,②)→KEK53-?
Module Testing
完成したmoduleの試験、sensorのtypeは以下の図の通り
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Sensor Type |
Single1 |
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Single2 |
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KEK53-3
direct modeでVDDD=1.23V , VDDA=1.20Vかけてconfig通る
digitalは良好、analogはsensorが付いている部分がきたない
LDO modeではそもそもconfigが通らない→LDOが壊れてる?
direct/LDO mode両方ともSTATUS信号は立ち上がらない(でもdirect modeでは動作する)
KEK53-4(STD)
direct modeでVDDD=1.21V , VDDA=1.20Vかけてconfig通る
しかし、digitalの結果が汚い(GNDの問題?)、analogはまだ
LDO modeでVDDD=1.87V , VDDA=1.87Vかけてconfig通る
だいぶ不安定(?)みたいで1.89Vぐらいかけないと通らないこともある(高めの電圧でconfigが通せると標準ぐらいの電圧でもある程度の時間configが通るようになる?)
こちらのdigitalは割ときれい(縦にポツポツと点線が現れるくらい)、analogは現状なにも返ってこない空っぽ
digitalがうまく返ってこないのはどうやらGND問題みたい←というのも、PORピンのGNDにpico太郎プローバーのGNDを付けるとうまく返ってくる
recommendationで取り外したR57のジャンパーを付けると直る?→変わらなかった
digitalがきれいに返ってきたのでanalog scanとThreshold scan(lin,diff)を実行
[6/18追加]
lin_thresholdを行うと途中でconfigが崩れてdig/anaがなにも返ってこない→dig currentによるものか
現状電源の入れ直しでのみ解消される
USBpixのregualtorで動かしてみる
VDDD=1.80V , VDDA=1.81Vで動作 KEK53-3と比べるとPORの立ち上がりが遅い?(要検証)
"LinKrumCurr"(Krummenacher(←読めない) feedbuck bias current)を50→4にするとAnalog応答のなかった部分が復活(4より下げると問題のなかった下部分の応答が悪くなっていく)
しかし、lin FEの上半分右で無応答の箇所が出てくる
"LinFcBias"(Folded cascode branch current)を20→150にすると無応答箇所周りの応答が少ない部分が減る?(なくなるわけではない)
KEK53-5(STD, irrad)
LDO modeでVinD=1.87V , VinA =1.87Vでconfig通る
前2つのmoduleと同じようにPORピンのGNDにpicoプローバーのGNDを付けるとdigitalが返ってくるが、きれいにならない
config通った後のdig currentが2つと比べて高い(0.2Aのところが0.31Aほどになっている)←digitalが汚い原因?
digital scanが終わるとdig currentが0.53A程まで上がり、digital/analog scanがなにも返ってこなくなる←KEK53-3,4と比べて発生確率が高い
[7/25追記]
cyric照射準備時に移動boxかなんかに挟んでしまい、SCCが少し曲がってしまった
chipが割れた(外目からは割れてなさそう) or WBが導通したかでdirect modeでanalog currentがconfig通す前で~0.7A程かかるようになってしまったため現状なにもできない状態
一応照射はして、KEKに戻ってからワイヤーを打ち直してみる予定。。。
[9/6追記]
照射後測定
LDO modeでは動かなく、direct modeでVDDD=1.20V, VDDA=1.20Vを印加してconfig通る
diffは1200eまでtuningできることを確認
KEK53-6(Small Al)
LDO/dilectそのままでは応答はあるが、そのままでは汚いdigital scan結果が得られた。dilectでVDDD=1.23V , VDDA=1.20Vでscanを行うとうまく返ってこない。そこでVDDA=1.17Vにしたところdigital/analogともにきれいにかえってきた。
LDO(VinD=1.80V , VinA=1.80V)においては、config上でSoldAnalogTrimの値を26->16に変更。VDDAの値は1.3V->1.15Vとなった。
1.17Vに近づけるために26->16->19にすると1.178Vとなり、LDOでもdigital/analogが返ってくるようになる。
KEK53-7(25x100um)
LDO mode 問題なく返ってくる。VDDA=1.3Vと高め。試しにSldoAnalogTrim26->19にしたところ、返ってくるdigital/analogは汚い。VDDAを下げてよくなるのは全部というわけではなさそう。
[9/10追記]
LDO modeで動かそうとすると!VinD側がcurrent limitに引っかかり(>1A流れる)1.8Vかけることができない
direct modeだとVDDD=1.30V, VDDA=1.30Vかけてもconfig通らず
KEK53-8(25x100um, irrad)
LDO modeのdefault configのままではdigital/analog返らず。SldoAnalogTrimの値を26->19に変更したところthreshold scanまで返ってきた。VDDAをテスターで測ったところ1.17V
KEK53-9(thick SiO2 under BR)
LDO modeではconfigは通らず。dilect modeにしたところ、configは通るが、digitalの分布は汚い。VDDD=1.23V , VDDA=1.20V->VDDD=1.23V , VDDA=1.17Vにしたところ、綺麗になりthresholdまで可能に。
KEK53-10(thick SiO2 under BR, irrad)
LDO modeのdefault configのままではdigital/analog返らず。SldoAnalogTrimの値を26->19に変更したところthreshold scanまで返ってきた。
KEK53-11(thick SiO2 between Poly-Si & Al)
LDO modeではconfigは通らず。dilect modeにしたところ、configは通るが、digitalの分布は汚い。VDDD=1.23V , VDDA=1.20V->VDDD=1.23V , VDDA=1.17Vにしたところ、綺麗になりthresholdまで可能に。
[9/10追記]
LDO modeでconfig通らず
KEK53-12(Poly-Si : 3kΩ)
LDO modeで問題なく返ってくる。regulator後のVDDAは1.37Vと高め。試しにSldoAnalogTrim26->19にしたところ、返ってくるdigital/analogは汚い。VDDAを下げてよくなるのは全部というわけではなさそう。
KEK53-13(Poly-Si : 30kΩ)
LDO modeで問題なく返ってくる。regulator後のVDDAは1.3Vと高め。試しにSldoAnalogTrim26->19にしたところ、返ってくるdigital/analogは汚い。VDDAを下げてよくなるのは全部というわけではなさそう。
KEK53-14(Small Al, thick SiO2 btw PolySi-Al, Poly-Si : 30kΩ)
LDO modeで!VinD=1.80V, VinA=1.80Vでconfig通る
デフォルトのconfigだとLin FEの応答がほとんど無い
KEK53-15(Small Al, thick SiO2 btw PolySi-Al, Poly-Si : 30kΩ)
LDO modeではconfigが通らず、direct modeでVDDD=1.20V, VDDA=1.20Vにするとconfigが通るようになる
デフォルトのconfigだとLin FEの応答がほとんど無い
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Atlasj Silicon - 2018-06-01
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