Mainz 2012 – scientific programme

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HK: Fachverband Physik der Hadronen und Kerne

HK 34: Instrumentation

HK 34.5: Talk

Wednesday, March 21, 2012, 18:00–18:15, P 2

Der GANDALF 128-Kanal Time-to-Digital Converter — Tobias Baumann, •Maximilian Büchele, Horst Fischer, Matthias Gorzellik, Florian Herrmann, Philipp Jörg, Kay Königsmann, Tobias Kunz, Christoph Michalski, Christian Schill, Sebastian Schopferer und Tobias Szameitat — Physikalisches Institut der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.

Das GANDALF VXS-Modul wurde zur Digitalisierung und Echtzeitanalyse von Detektorsignalen entwickelt. Um die FPGA-Architektur des Mainboards für vielfältige Anwendungen zu erschließen, sind die Signaleingänge auf dedizierten Aufsteckkarten angeordnet. Digitale Aufsteckkarten ermöglichen die Implementierung eines 128-Kanal Time-to-Digital Converters (TDC) in einen Virtex-5 FPGA auf dem GANDALF-Modul. Aufgrund der begrenzten Logikresourcen des FPGAs wird zur Zeitmessung ein Shifted-Clock-Sampling Algorithmus verwendet. Dabei wird das TDC-Register von 16 äquidistant phasenverschobenen Taktsignalen getaktet, die mit zwei PLLs im FPGA generiert werden. Bei dieser Methode muss eine minimale Laufzeitdifferenz des Datensignals zu den 16 Flipflops des TDC-Registers gewährleistet sein. Das Signalrouting kann bei der Implementierung des FPGA-Entwurfs nur indirekt beeinflusst werden. Eine Herausforderung des Projektes liegt daher im homogenen Placement und Routing der Komponenten des TDC-Registers für alle 128 Eingangssignale. Es werden Messungen zur differentiellen und integralen Nichtlinearität sowie der Zeitauflösung von 56 ps des 128-Kanal TDCs vorgestellt. Dieses Projekt wird vom BMBF und EU FP7 unterstützt.