128-канальный 14-битный дигитайзер с открытой ПЛИС со скоростью 125 МС/с R5560

Особенности:

• 128 каналов, 14-разрядный дигитайзер со скоростью 125 МС/с
• На базе мощной микросхемы Xilinx Zynq-7000 с открытой ПЛИС
• 2U, 19-дюймовый модуль для монтажа в стойку с автоматическим управлением вентилятором
• Полнофункциональная система считывания для считывания больших массивов детекторов (PMT, сегментированные HPGe, газовые трубки, ...)
• Специально разработана для считывания позиционно-чувствительных ламп 3He в сочетании с предусилителем R1443
• Динамический вход 2 Vpp
• Полностью поддерживается SCI-Compiler для упрощения программирования ПЛИС (лицензия на выполнение встроенного ПО включена в комплект поставки)
• Легко масштабируемая
• Синхронизация от платы к плате с помощью одного кабеля CAT5e.
• Настраиваемый цифровой ввод-вывод для взаимодействия с внешними системами
• Максимальная гибкость: подключение по USB 3.0, Ethernet и оптическому каналу связи (ОПЦИОНАЛЬНО) для поддержки удаленного управления, а также чрезвычайно быстрого обмена данными
• 2,4-дюймовый сенсорный дисплей для быстрой настройки и контроля состояния

Описание:

R5560 - это 2U, 19-дюймовые стоечные 128-канальные 14-разрядные ПЛИС-преобразователи с открытой графикой 125 МС/с, предназначенные для обеспечения программируемых возможностей обработки данных.

R5560 предназначен для считывания данных с больших массивов детекторов (PMT, сегментированных HPGe, трубок 3He и т.д.) с использованием настраиваемой платформы. Фактически, можно воспользоваться преимуществами мощного встроенного SoC для написания пользовательского алгоритма обработки импульсов на открытой ПЛИС, а также создать промежуточное программное обеспечение, соответствующее потребностям интересующего приложения.

Плата может одновременно управлять большим количеством цифровых (LVDS, NIM, TTL) и аналоговых сигналов, что позволяет реализовать множество функций, необходимых для физических экспериментов: оцифровка сигналов, сложная логика запуска, анализ частоты импульсов с помощью MCA, временные метки, распознавание формы импульсов и т.д.

Это оптимальное решение для крупных экспериментов, где обычно требуется быстрая оцифровка аналоговых сигналов и использование нескольких цифровых линий для взаимодействия с внешними системами. Плата поддерживает многоплатную синхронизацию по одному кабелю CAT5e с возможностью масштабирования до тысяч каналов.  Кроме того, форм–фактор для монтажа в стойку упрощает экспериментальную установку в случае многоплатных систем, где эффективное использование пространства часто является ограничением. Использование дифференциальных входов на разъемах RJ45 оптимизирует затраты на установку, снижая стоимость прокладки кабелей.

Программное обеспечение SCI-Compiler, генератор микропрограмм и компилятор на основе блок-схем CAEN, помогает программировать ПЛИС для обеспечения интенсивной обработки данных в режиме реального времени. Доступно бесплатное демонстрационное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления стандартным программным обеспечением для анализа высоты импульса, реализующим измерения энергии с использованием трапециевидного фильтра.

Приложения включают:

Считывание показаний следующих детекторов    
Нейтронный детектор (трубки 3He, датчики положения)
HPGe, сегментированный германиевый детектор
Массив/матрица фотоэлементов
Детекторы, определяющие положение (для таких приложений, как гамма-камера), с восстановлением положения в режиме реального времени
Детектор CdTe и CZT
Нейтронно-сцинтилляционные детекторы с распознаванием гамма-нейтронов
Считывание смешанных сигналов ASIC    
Ядерная спектроскопия    
Физика высоких энергий    
Получение изображений с помощью многоканальных детекторов

Технические параметры:

Общие    
Форм-фактор: 19”, 2U для монтажа в стойку  
Размеры: 88/482,0/367,0 (396 с ручками) мм

Требования к питанию    
Напряжение: 100-240 В переменного тока
Частота: 50/60 Гц
Типовое энергопотребление: 0,5 А при 220 В переменного тока

Аналоговый вход    
Количество каналов: 128 Дифференциальных
Сопротивление: Zdiff = 100 Ом
Разъем: 32 x CAT5e RJ45
Полный диапазон частот: 2 Vpp
Полоса пропускания: 125 МГц
Цифровой вход    
Каналы: 128 дифференциальных
Сопротивление: Zdiff = 100 Ом
Разъем: 4 x VHDCI
Подключение: постоянный ток
Тип сигнала: LVCMOS 2,5В, LVDS, BLVDS
Цифровое преобразование    
Разрешение: 14 бит
Частота дискретизации: 125 МС/с одновременно на каждом канале  
Генерация тактовых импульсов    
Источник тактовых импульсов: внутренний/внешний
Встроенный программируемый модуль PLL обеспечивает генерацию тактовых импульсов на основной плате от внутреннего (гетеродин 25 МГц) или внешнего (встроенный разъем CLK на задней панели) эталона
Внешние тактовые импульсы от разъема синхронизации с функцией синхронизации и распространения синхронизации
Восстановление тактовых импульсов и передача их по оптическому каналу связи с помощью встроенного средства устранения дрожания

Цифровой ввод-вывод LEMO    
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ввод-вывод 0...5 (LEMO)

Программируемый цифровой ввод-вывод: он может использоваться в качестве триггера, запуска, занятости
ВХОД / ВЫХОД
Несимметричный, Zin / Rt = 50 Ом
Спусковой крючок    
Источник триггера: Внутренний/внешний: управляется встроенным ПО по умолчанию программным обеспечением; Сложная логика триггера: может быть реализована пользователем на открытой ПЛИС.
Передача триггера: Через LEMO и разъем синхронизации.
Временная метка запуска: FW по умолчанию: 32-разрядный счетчик, разрешение 8 нс, диапазон 26 дней; Пользовательская FW: определяется конструкцией встроенного ПО.

Открытая ПЛИС    
4x Xilinx Zynq-7000 SoC:
Z-7030 (R5560A, R5560SEA)
Модель Z-7035 (R5560B, R5560SEB)

Память    
1 Гбайт памяти для считывания списка на каждом SoC
Скорость передачи данных до 8 Кбит/с для одновременного считывания формы сигнала

Коммуникационный интерфейс    
Все интерфейсы считывания позволяют выполнять одну и ту же задачу с разной скоростью и с использованием разных носителей. Их можно использовать независимо или одновременно.
Различные интерфейсы считывания позволяют интегрировать R5560 в существующую экспериментальную среду.

Ethernet (считывание данных): 4 x 1 Гбит/с (суммарная скорость 4 Гбит/с)
Ethernet (медленное управление): 1 Гбит/с (медленное управление - это дополнительный порт, который не требуется, если используется Ethernet с быстрым считыванием данных)
Параллельное считывание данных TTL/LVDS: Считывание данных с помощью цифрового ввода-вывода VHDCI по пользовательскому протоколу
USB 3.0: 1 x USB 3.0 для считывания данных
Оптическая линия связи: Разъемы для 8 x 10 Гбит/с приемопередатчиков SFP+ (протокол связи по умолчанию не реализован): может работать как двухточечный, так и последовательный.
Прошивка    
По умолчанию: Запись формы сигнала и анализ высоты импульса, связь по Ethernet
Пользовательский: Используйте SCI-Compiler для разработки собственной прошивки.

Обновление прошивки    
Прошивку можно обновить с помощью отладчика Ethernet, USB 3.0 или USB 2.0 (на лету).

Программное обеспечение    
Программное обеспечение SCI-55X0 для считывания данных для управления встроенным по умолчанию программным обеспечением
SCI-компилятор для разработки пользовательских микропрограмм