Münster 2011 – wissenschaftliches Programm

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HK: Fachverband Physik der Hadronen und Kerne

HK 14: Instrumentierung III

HK 14.2: Vortrag

Montag, 21. März 2011, 16:45–17:00, HS2

Implementierung eines Multikanal Time-to-Digital Converter (TDC) in einem Virtex-5 FPGA auf dem GANDALF-System — •Maximilian Büchele, Stefan Bartknecht, Horst Fischer, Florian Herrmann, Kay Königsmann, Christian Schill, Sebastian Schopferer und Heiner Wollny — Physikalisches Institut der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Das GANDALF-VME64x-Modul wurde zur Digitalisierung und Echtzeitanalyse von Detektorsignalen entwickelt. Durch Anordnung der Signaleingänge auf Steckkarten kann die Virtex-5 FPGA Architektur des Mainboards für universelle Anwendungen genutzt werden. Über eine VHDCI-Steckverbindung kann GANDALF als TDC-Einheit insgesamt 128 LVDS-Kanäle entgegennehmen und verarbeiten.

In diesem Projekt wird ein Shifted-Clock-Sampling Algorithmus zur Zeitmessung verwendet. Dabei wird die Phase der Taktsignale für die Digitalisierung äquidistant verschoben. Eine besondere Herausforderung dieses Algorithmus liegt in der gleichmäßigen Platzierung und dem Routing der Logikkomponenten im FPGA.

Entsprechend den gegebenen Detektoranforderungen wird eine Digitalisierungsbreite von 250 ps realisiert. Der TDC ist für Ereignisraten von 10 MHz pro Kanal und 100 kHz Triggerrate ausgelegt. Weiter ermöglicht es die Logik, nur Messwerte von Ereignissen, die in einem einstellbaren Zeitfenster vor oder nach einem Triggerzeitpunkt registriert wurden, auszugeben. Dieses Projekt wird vom BMBF unterstützt.