32-канальный 14-битный дигитайзер со скоростью 500 МС/с с программируемым входным коэффициентом усиления

Особенности:

• 14-разрядный АЦП со скоростью 500 МС/с
• 32 несимметричных аналоговых входа на разъемах MCX
• Диапазон входных сигналов 4 В/с с программируемым аналоговым усилением
• Открытое программирование ПЛИС с помощью графического инструмента SCI-Compiler
• Широкий спектр применений (от ядерной физики и физики элементарных частиц до спектроскопии быстрых нейтронов с высоким временным разрешением и национальной безопасности)
• Подходит для сигналов от жидких или неорганических сцинтилляторов, подключенных к ФЭУ или SIPMS, кремниевым и HPGe-детекторам.
• Встроенный выбор в режиме реального времени между режимом scope (общий триггер) и режимом DPP (автоматический запуск по независимому каналу)
• Широкий выбор алгоритмов DPP (например, PHA, PSD, ZLE, DAW)
• Возможности многоплатформенной синхронизации и построения системы
• Полностью программируемый ввод/вывод данных на передней панели (4 LEMO TTL/NIM и 16 LVDS)
• Специальный 14-разрядный ЦАП со скоростью 125 Мс/с (LEMO) для проверки сигналов или суммирования триггеров
• Встроенная ПЛИС Zynq® UltraScale+™ со встроенным процессором ARM® на базе Linux
• 5 ГБ оперативной памяти (DDR4)
• Интерфейсы USB-3.0 type-C и 1/10 Gigabit Ethernet или опциональный CONET (CAEN daisy chainable Optical Link protocol), которые скоро появятся в продаже
• Полностью поддерживаются программным обеспечением для считывания данных CoMPASS и WaveDump2
• SDK для встроенного процессора Linux и главного ПК

Описание:

Дигитайзер VX2730 представляет собой 32-канальный цифровой сигнальный процессор для детекторов излучения в форм-факторе VME64X. Он обеспечивает не только оцифровку и запись сигналов, но и многоканальный анализ для широкого спектра применений, таких как ядерная физика и физика элементарных частиц, спектроскопия быстрых нейтронов с высоким временным разрешением и национальная безопасность.
Он совместим со средне-быстрыми сигналами, обычно поступающими от жидких или неорганических сцинтилляторов, подключенных к ФЭУ или SIPMS, а также с высокоточными детекторами, такими как кремниевые или HPGe.

VX2730 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 14-битного АЦП со скоростью 500 МС/с. Отобранные данные используются для запуска последовательности обработки цифровых импульсов, управляемой в ПЛИС на уровне встроенного ПО. Различные типы встроенного ПО могут быть сразу сохранены на плате и затем 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: режим, подходящий для приложений без триггеров, где глобальный триггер не требуется, но каждый канал получает сигналы с помощью 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.
CAEN предоставляет закрытые микропрограммные решения для работы в режиме scope (формы сигналов) и DPP, а также инструмент для генерации и компиляции микропрограммного обеспечения для клиентов, которые хотят персонализировать приобретение для реализации пользовательских алгоритмов обработки импульсов в открытой ПЛИС. Пользователь может управлять выводимой информацией и настраивать логику запуска, чтобы получить несколько комбинаций саморегулирующихся триггеров и сигналов ввода-вывода для подтверждения или отмены событий. Arm-процессор на базе Linux, встроенный во встроенный центральный процессор, позволяет выполнять автоматизированные пользовательские процедуры. Многоплатная синхронизация может быть реализована с помощью простой разводки кабелей на объединительной плате или передней панели. Множество коммуникационных интерфейсов обеспечивают гибкие возможности считывания данных: USB 3.0 type-C и 1/10 гигабитный Ethernet или дополнительные оптические каналы (скоро появится протокол CONET – CAEN Daisy Chainable Optical Link Protocol).

VX2730 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 модуль шириной 6U VMEX64
Вес: 700 г
Размеры: 6U x 160 мм

АНАЛОГОВЫЙ ВХОД    
Количество каналов: 32, несимметричный
Сопротивление: 50 Ом
Полный диапазон частот: 4 Vpp ÷ 0,2 Vpp
Коэффициент усиления: x1 ÷ x20, программируемый с шагом 1 дБ независимо для каждого канала
Полоса пропускания (-3 дБ): 250 МГц, гарантированная при коэффициенте усиления ≥ 2
Смещение по постоянному току: Регулируется в диапазоне ± 2,5 В независимо для каждого канала
Тип разъема: MCX

ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ    
Разрешение: 14 бит
Частота дискретизации: 500 МС/с (одновременно на каждом канале)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СИСТЕМЫ    
ENOB (тип.): 10,5 (при частоте 50 МГц, -3 дБ, коэффициент усиления x2)
Среднеквадратичное значение (типовое): 2,4 МБАЙТ (при коэффициенте усиления x2)

ЦИФРОВОЙ ввод-вывод    
ВХОДНЫЕ и выходные сигналы
Две дифференциальные пары:
CLK, опорный тактовый сигнал
СИНХРОНИЗАЦИЯ, сигнал синхронизации (start/stop, T0 и т.д.)
Последовательная синхронизация с несколькими платами
4-контактный разъем AMPMODU Mod II диаметром 2,54 мм
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
Программируемая функция ввода/вывода (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
Универсальный цифровой ввод-вывод
TTL/NIM с сигнальным разъемом
Штекерный разъем LEMO 00
Программируемая функция Sw (запуск, блокировка, занято и т.д.)
TRG-IN/S-IN: внутренний разъем 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 Выходной диапазон
ПАМЯТЬ ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ    
Общий объем памяти DDR4 5 ГБ (83,886 МС/ч), который можно разделить на несколько буферов
Максимальная длина записи: 84 мс при 500 МС/с (общий объем памяти делится на 2)1
(1) Значение, относящееся к встроенному программному обеспечению Scope (допускается наличие как минимум двух буферов)

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

10 гигабайт (скоро появится)

Медный оптический разъем RJ45 или LC на приемопередатчике SFP+
Протокол: TCP/IP, UDP
Скорость передачи данных: 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: 80 МБ/с
 

USB 3.0

Разъем типа USB-C
Протокол USB 3.1 GEN1
Скорость передачи: 280 МБ/с
спусковой крючок    
Режимы запуска
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/предотвращения совпадений между другими срабатываниями и/или внешними операционными системами ввода-вывода
Временная метка срабатывания – область встроенного программного обеспечения
Разрешение: грубая временная метка 8 нс
Диапазон счетчика: 48 бит
Диапазон полной шкалы: ~625 ч
Временная метка запуска – прошивка DPP
Разрешение: грубая временная метка 2 нс, точная временная метка 2 пс
Диапазон счетчика: 48 бит
Диапазон полной шкалы: ~156 ч
синхронизация    
Распространение тактовых импульсов
Типичная частота 62,5 МГц, опционально распределяемая:
• Путем разветвления на CLK-IN
• Последовательной цепочкой CLK-IN/CLK-OUT с программируемым сдвигом задержки CLK-OUT
По запросу могут поддерживаться пользовательские частоты

Запуск/остановка сбора данных

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

Синхронизация данных
Логика "Занято"/"Наложено вето" в LVDS I/Os или NIM/TTL I/Os для синхронизации создания событий

Распределение триггеров

ВХОД/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 START run или аппаратное обеспечение с помощью ввода S-IN/GPIO (только для встроенного ПО 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 (встроенная ОС Linux)
Программируемая логика с более чем 1100 тыс. логических ячеек и 80 Мбит памяти
ВСТРОЕННОЕ ПО CAEN    
Встроенное ПО хранится во встроенной флэш-памяти и может быть перезагружено в режиме реального времени с помощью веб-интерфейса

Встроенное по DDP
Встроенное по, реализующее алгоритм цифровой обработки (например, PHA, PSD)

Встроенное по Scope
Встроенное по, разработанное для записи сигналов

Обновления 
Файлы встроенного ПО и обновления могут быть загружены через веб-интерфейс

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ ВСТРОЕННОЕ ПО (ОТКРЫТАЯ ПЛИС)    
Sci-компилятор
Графический инструмент для создания пользовательского встроенного ПО и компилятора для программируемых плат CAEN.

Персонализация Scope
Настраиваемые функции встроенного ПО Scope:

Общий триггер
Одновременная запись сигналов по 32 каналам управления
Логика запуска
Обработка сигналов
Персонализация DPP
Настраиваемые функции встроенного по DPP:

Управление индивидуальным триггером и получением канала
Алгоритм DPP
Логика триггера
Информация о данных события
программное обеспечение    
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: CE 2014/30/EU
Директива по безопасности: CE 2014/35/EU Директива по низкому напряжению

ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ    
+12 В: 0,5 А (тип.)
+5 В: 4,8 А (тип.)
+3,3 В: 8,9 А (тип.)

Это предварительные значения, относящиеся к встроенному программному обеспечению Scope емкостью 1 ГБ, которые могут варьироваться в зависимости от типа встроенного программного обеспечения.