64-канальный 16-битный дигитайзер со скоростью 125 МС/с VX2740

Особенность:

• 16-разрядный АЦП со скоростью 125 МС/с
• 64 аналоговых входа, дифференциальных или несимметричных, на четырех 40-контактных разъемах диаметром 2 мм
• Диапазон входных сигналов 2Vpp, фиксированный аналоговый коэффициент усиления x1
• Также доступен настольный форм-фактор DT2740
• Открытое программирование на ПЛИС с помощью графического инструмента SCI-Compiler
• Широкий спектр приложений (от физики нейтрино и темной материи до ядерной физики и физики элементарных частиц и спектроскопической визуализации)
• Подходит для сигналов от полупроводниковых детекторов, подключенных к CSP (Si, HPGe), или сцинтилляторов, подключенных к PMTs (NaI, CsI)
• Выбор встроенного программного обеспечения для различных режимов сбора данных:
• Режим Scope (одновременное получение необработанной формы сигнала с помощью общего триггера)
• Режим DPP-PHA (определение высоты импульса и времени при самоподключении по независимому каналу)
• Режим DPP-PSD (распознавание формы импульса и времени при самоподключении по независимому каналу)
• Возможность использования других алгоритмов, таких как подавление нуля и сокращение объема данных
• Полностью поддерживается программным обеспечением для считывания данных CoMPASS и WaveDump2, а также встроенным генератором SCI-Compiler
• Многоплатформенная синхронизация и возможности построения системы
• Полностью программируемый ввод/вывод данных на передней панели (4 LEMO TTL/NIM и 16 LVDS)
• Специальный 14-битный ЦАП-выход (LEMO) со скоростью 125 Мс/с для контроля сигналов, генерации импульсов, определения основного уровня
• 2,5 ГБ оперативной памяти (DDR4)
• Встроенный модуль Zynq® UltraScale+™ MPSoC с процессором на базе Arm®, работающим под управлением Linux®
• Мультиинтерфейс: USB-3.0 и 1/10 GbE, а также оптическая связь CONET, которая скоро появится (с возможностью подключения к одному разъему).
• SDK для встроенного Arm и главного ПК
• Открытая архитектура ПЛИС для настройки алгоритма анализа импульсов

Описание:

Дигитайзер VX2740 представляет собой 64-канальный цифровой сигнальный процессор для детекторов излучения в форм-факторе VME64X. Он обеспечивает не только оцифровку и запись сигналов, но и многоканальный анализ для ядерной спектроскопии с использованием кремниевой ленты, сегментированного HPGe, сцинтилляционного детектора с ФЭУ, проволочных камер и других устройств.

VX2740 может выполнять измерения высоты импульса (PHA) и другие алгоритмы, которые будут постепенно разрабатываться, такие как синхронизация постоянной доли (CFD), интегрирование заряда (QDC) и распознавание формы импульса (PSD). Параметры алгоритма могут быть установлены независимо от канала к каналу.

Каждый канал модуля оцифровывает аналоговый входной сигнал, который может быть сигналом, поступающим от физического детектора, с помощью 16-битного АЦП со скоростью 125 МС/с. Отобранные данные используются для запуска последовательности обработки цифровых импульсов, управляемой в ПЛИС на уровне встроенного ПО. Различные типы встроенного ПО могут быть выбраны с помощью программного обеспечения в соответствии с конкретной настройкой и режимом сбора данных.

Общий триггер: все каналы регистрируются одновременно с помощью общего триггера. Триггер может подаваться извне или генерироваться комбинацией отдельных канальных дискриминаторов. Этот режим в основном предназначен для сбора сигналов, например, с помощью цифрового осциллографа. Для удаления несущественных данных доступны опции нулевого подавления.
Независимый триггер: подходит для приложений без триггеров, где глобальный триггер не требуется, но каждый канал получает сигналы при помощи собственного триггера, который срабатывает через цифровой дискриминатор независимо от других.
DPP: обработка в режиме реального времени в ПЛИС позволяет извлекать физические параметры из формы сигнала (например, длительность импульса, заряд, временная метка, PSD), что хорошо подходит для приложений с высокой скоростью счета. Тем не менее, можно сохранять как необработанные волны, так и параметры.
Заказчикам, которые хотят персонализировать приобретение для реализации пользовательских алгоритмов обработки импульсов в открытой ПЛИС, доступен шаблон встроенного программного обеспечения. Пользователь может управлять выводимой информацией и настраивать логику запуска, чтобы получить несколько комбинаций саморегулирующихся сигналов и сигналов ввода-вывода для подтверждения или отмены событий.
На встроенном процессоре может быть запущено специальное программное обеспечение для обработки и анализа данных. Многоплатная синхронизация может быть реализована с помощью простой разводки кабелей на объединительной плате или передней панели.
Выбор интерфейса связи позволяет быстро считывать данные: USB 3.0 type-C и 1/10 гигабитный Ethernet или дополнительные оптические соединения (скоро появится протокол CONET – CAEN Daisy Chainable Optical Link).

VX2740 помещается в однослотовый u-образный корпус CAEN VME64X, который позволяет преобразовать дигитайзер VME в настольную плату для лабораторных тестов.

Технические параметры:

главный    
Форм-фактор: 1-модульный VME64X
Вес: 642 г
Размеры: 6U x 160 мм

АНАЛОГОВЫЕ ВХОДЫ    
Каналы: 64 канала, дифференциальные в версиях 2740, несимметричные в версиях 2740B
Сопротивление: дифференциальное 100 Ом, несимметричное 50 Ом
Диапазон полной шкалы: 2 Vpp
Коэффициент усиления: фиксированный x1
Полоса пропускания (-3 дБ): 50 МГц
Смещение по постоянному току: Регулируется в диапазоне ± 1,25 В независимо для каждого канала.
Тип разъема: Четыре разъема с 40-контактным разъемом диаметром 2 мм; доступны входные адаптеры

ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ    
Разрешение: 16 бит
Частота дискретизации: 125 МС/с одновременно на каждом канале. Масштабируемость с коэффициентом прореживания 2n, n = от 1 до 10 (только для встроенного ПО Scope)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СИСТЕМЫ    
ENOB (тип.): 11,7 (Тип.)
Среднеквадратичное значение (тип.): 3,9 ЛБИТ/С (≈ 120 мкВ) типичное среднеквадратичное значение

ЦИФРОВОЙ ввод/вывод    
ВХОД/ВЫХОД СИГНАЛА 
Две разные пары:
o CLK, опорный тактовый сигнал
o SYNC, сигнал синхронизации (start/stop, T0 и т.д.)
2,54 мм, 4-контактный разъем AMPMODU Mod II
ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: LVDS, ECL, PECL, LVPECL, CML, подключенные к сети переменного тока (Zdiff = 100 Ом)
ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: LVDS
Последовательная синхронизация для многоплатформенной синхронизации с программируемым сдвигом задержки выхода
Вход/выход LVDS
16 дифференциальных пар
Программируемый ввод/вывод с несколькими входами (отдельные выходы с автоматическим запуском, проверка срабатывания, наложение вето, Занято, Запуск, остановка, ввод шаблона и т.д.)
LVDS
Zdiff = 100 Ом (при установке в качестве входных сигналов)
34-контактный разъем AMPMODU Mod II диаметром 2,54 мм
TRG-IN/TRG-OUT/GPIO/S-IN
Входы и выходы общего назначения
TTL/NIM с прямым подключением
Штекерный разъем LEMO 00
Программируемый Sw (триггер, затвор, вето, занято и т.д.):
TRG-IN/S-IN с внутренним подключением на 50 Ом (Zin = 50 Ом)
Для TRG-выхода требуется Rt = 50 Ом
GPIO в качестве входного сигнала должен быть подключен к 50 Ом
GPIO в качестве TTL-выхода требует Rt = 50 Ом
GPIO в качестве NIM-выхода требует Rt = 50 Ом или 25 Ом
 

АНАЛОГОВЫЙ ВЫХОД    
Программируемый ЦАП-выход Sw для контроля сигнала, генерации импульсов, определения мажоритарного уровня
14-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)
Частота обновления 125 МС/с
Разъем LEMO 00
±1 В при нагрузке 50 Ом
±2 В при нагрузке hi-Z в выходном диапазоне
ПАМЯТЬ для сбора ДАННЫХ    
Общий объем памяти DDR4 составляет 2,5 ГБ (20,971 МС/ч), который можно разделить на несколько буферов
Максимальная длина записи: ≈ 84 мс при 125 МС/с (общий объем памяти делится на 2)1
Значение 1 относится к встроенному программному обеспечению Scope (допускается как минимум два буфера)

ИНТЕРФЕЙСЫ СВЯЗИ    
1 ГИГАБАЙТ
Медный разъем RJ45 или оптический разъем LC на приемопередатчике SFP+
Протокол TCP/IP
Скорость передачи: 110 МБ/с
 

10 гигабайт в секунду (скоро появится)

Оптический разъем RJ45 или LC на приемопередатчике SFP+
Протокол: TCP/IP, UDP
Скорость передачи: 280 МБ/с (TCP/IP), t.b. d. (UDP)
CONET (предоставляется по запросу)
Оптический LC-разъем на приемопередатчике SFP+
Протокол CONET2 (фирменный для CAEN)
Скорость передачи данных: 80 МБ/с
 

USB 3.0

Разъем типа USB-C
Протокол USB 3.1 GEN1
Скорость передачи: 280 МБ/с
спусковой крючок    
Режимы
Общий: все каналы регистрируются одновременно с помощью триггера (программного обеспечения, внешней или логической комбинации самоподключающихся устройств)
Индивидуальный: каждый канал регистрируется независимо с помощью своего самоподключающегося устройства
Коррелированный: индивидуальное срабатывание каждого канала проверяется логикой совпадения/антисогласования между другими срабатываниями и/или внешними операционными системами ввода-вывода
Отметка времени срабатывания
Разрешение: грубая временная метка 8 нс, точная временная метка 8 с (только для прошивки DPP)
Диапазон счетчика: 48 бит
Диапазон полной шкалы: ~625 ч
синхронизация    
Распространение тактовых импульсов
Типичная частота 62,5 МГц, опционально распределенная:
• С помощью разветвления на CLK-IN
• С помощью последовательной цепочки CLK-IN/CLK-OUT с программируемым сдвигом задержки CLK-OUT
По запросу могут поддерживаться пользовательские частоты
Запуск/остановка приема

Последовательное или разветвленное распространение через CLK-IN/CLK-OUT или NIM/TTL, LVDS I/Os
 

Синхронизация данных 
Логика "Занято"/"Вето" в LVDS I/Os или NIM/TTL I/Os для синхронизации создания событий
Распределение триггеров

TRG-ВХОД/TRG-ВЫХОД NIM/TTL LEMO I/Os (общий триггер) или LVDS I/Os (общий или индивидуальный триггер)
Сброс отметки времени запуска

Программное обеспечение с помощью команды запуска START или аппаратное обеспечение с помощью ввода S-IN/GPIO (только для встроенного программного обеспечения Scope)
ПЛИС    
Xilinx Zynq UltraScale+ Multiprocessor System-on-Chip mod. XCZU19EG
Вычислительная система на базе четырехъядерного процессора Arm с 2 ГБ оперативной памяти DDR4 при скорости 2400 Мбит/с (на базе ОС Linux)
Программируемая логика с более чем 1100 тыс. элементов системной логики и памятью емкостью 80 Мбит
ВСТРОЕННОЕ ПО CAEN    
Встроенное по, хранящееся во встроенной флэш-памяти и загружаемое в режиме реального времени с помощью веб-интерфейса

Встроенное по DPP
Реализован алгоритм цифровой обработки импульсов:

DPP-PHA: Анализ высоты импульса
DPP-PSD: Распознавание формы импульса
Скоро появится DPP-ZLEplus
Скоро появится DPP-DAW: Окно динамического сбора данных
Встроенное по для прицела
Встроенное ПО для записи формы сигнала
Обновления
Встроенное по CAEN может быть загружено через веб-интерфейс (как различные типы встроенного ПО, так и обновленные версии одного и того же встроенного ПО)

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ ВСТРОЕННОЕ ПО (ОТКРЫТАЯ ПЛИС)    
SCI-компилятор
Генератор пользовательского встроенного по и графический инструмент компилятора для программируемых плат CAEN.

Персонализация Scope
Настраиваемые функции встроенного по Scope:

Общий триггер
Одновременная запись сигналов по 64 каналам управления
Логика запуска
Обработка сигналов
Персонализация DPP
Настраиваемые функции встроенного по DPP:

Индивидуальное управление запуском и получением каналов
Алгоритм DPP
Логика запуска
Информация о событиях
Обновления
Прошивка CAEN может быть загружена через веб-интерфейс (как различные типы прошивки, так и обновленные версии одной и той же прошивки).

программное обеспечение    
Индикатор SW:

Программное обеспечение для спектроскопии CoMPASS (только для встроенного ПО DPP)
WaveDump2 (только для встроенного ПО Scope)
SDK и инструменты: Универсальные библиотеки C с демонстрационными образцами для Windows® и Linux® ПК и встроенный Arm-процессор

SCI-компилятор (открытая ПЛИС): Автоматическая генерация драйверов (USB, ethernet), библиотек и демонстрационного программного обеспечения для Windows®, Linux®

Веб-интерфейс: управление встроенным ПО (например, обновление и выбор встроенного ПО для запуска на лету), информация о плате, конфигурация PLL и Ethernet, мониторинг состояния платы.

экологический    
Условия эксплуатации: Внутри помещений
Рабочая температура: от 0°C до +40°C
Температура хранения: от -10°C до +60°C
Рабочая влажность: от 10% до 90% Относительной влажности без образования конденсата
Влажность при хранении: от 5% до 90% относительной влажности без образования конденсата
Высота над уровнем моря: <2000 м
Степень загрязнения: 2
Категория перенапряжения: II
По электромагнитной совместимости Среда: Коммерческая и легкая промышленность
Степень защиты IP: Корпус (настольные модели), не для влажных помещений

СООТВЕТСТВИЕ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ    
Электромагнитная совместимость: Директива CE 2014/30/EU по электромагнитной совместимости
Безопасность: Директива CE 2014/35/EU по низкому напряжению

ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ    
+12 В: 1,1 А (тип.)
+5 В: 2,7 А (тип.)
+3,3В: 4,9 А (тип.)