64-канальный 16-битный дигитайзер со скоростью 125 МС/с DT2740

Особенности:

• 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 2 В/с, фиксированное аналоговое усиление x1
• Полностью поддерживается программным обеспечением для считывания данных CoMPASS и WaveDump2
• 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 на автономных триггерах независимых каналов)
• Режим DPP-PSD (распознавание формы импульса и определение времени на автономных триггерах независимых каналов)
• Поддержка других алгоритмов, таких как подавление нулевого уровня и сокращение объема данных
• Многоплатная синхронизация и возможности построения системы
• В комплект входят кронштейны для монтажа в стойку
• Полностью программируемый ввод/вывод данных на передней панели (4 LEMO TTL/NIM и 16 LVDS)
• Специальный 14-битный выход ЦАП со скоростью 125 мс/с (LEMO) для контроля сигнала, генерации импульсов, контроля 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 или CONET, которые скоро появятся, оптическая связь (переключаемая на том же разъеме)
• SDK для встроенного Arm и главного ПК

Описание:

Цифровой преобразователь CAEN DT2740 представляет собой 64-канальный цифровой сигнальный процессор для детекторов излучения в настольном форм-факторе. 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.

DT2740 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).

Технические параметры:

главный    
Вес: 3120 г
Форм-фактор: Настольный компьютер | Настольная стойка
Размеры: Рабочий стол: 338 Ш x 100 В x 283 Д мм3 (без разъемов) | 338 Ш x 100 В x 295 Д мм3 (включая разъемы). Настольная стойка: 19" для монтажа в стойку

АНАЛОГОВЫЙ ВХОД    
Каналы: 64 канала, дифференциальные в версиях 2740, несимметричные в версиях 2740B
Сопротивление: дифференциальное 100 Ом, несимметричное 50 Ом
Полный диапазон: 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 40-контактных разъема диаметром 2 мм; доступны входные адаптеры

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

представление    
ENOB: 11,7 (тип.)
Среднеквадратичное значение: 3,9 ЛСБ (≈ 120 мкВ), типичное среднеквадратичное значение

ЦИФРОВОЙ ввод-вывод    
ВХОДНЫЕ И выходные сигналы
Две разные пары:
o CLK, опорный тактовый сигнал
o СИНХРОНИЗАЦИЯ, 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 (отдельные выходы с автоматическим запуском, проверка срабатывания, наложение вето, Занято, Запуск, остановка, ввод шаблона и т.д.)
– LVDS
– Zdiff = 100 Ом (если они установлены в качестве входных сигналов)
34-контактный разъем AMPMODU Mod II диаметром 2,54 мм

TRG-IN/TRG-OUT/GPIO/S-IN
 Для ввода–вывода общего назначения
 Программируемый программным обеспечением (триггер, затвор, вето, занято и т.д.)
– TTL/NIM с сигнальным входом

Для TRG-IN/S-IN требуется внутреннее завершение с 50 Ом (Zin = 50 Ом)
Для TRG-OUT требуется Rt = 50 Ом
GPIO в качестве входного сигнала должен быть завершен с 50 Ом
GPIO в качестве TTL-выхода требует Rt = 50 Ом
GPIO в качестве NIM-выхода требует Rt = 50 Ом или 25 Ом
– Штекерный разъем LEMO 00

ВЫХОД ЦАП    
Выход ЦАП для контроля сигнала, генерации импульсов, определения основного уровня
14-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)
Скорость обновления 125 МС/с
±1 В при нагрузке 50 Ом; ±2 В при нагрузке hi-Z Выходной диапазон
Штекерный разъем LEMO 00
ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ    
Общий объем памяти DDR4 2,5 ГБ (20,971 МС/ч), который можно разделить на несколько буферов
Максимальная продолжительность записи: ≈ 84 мс при 125 МС/с (общий объем памяти делится на 2)1

1 Значение, относящееся к встроенному программному обеспечению Scope (допускается минимум два буфера)

спусковой крючок    
Режимы запуска
Общие: все каналы регистрируются одновременно с запуском (программная, внешняя или логическая комбинация саморегулирующихся триггеров).
Индивидуальный: каждый канал подключается независимо со своим автоматическим запуском
Коррелированный: индивидуальный автоматический запуск каждого канала проверяется логикой совпадения/несовпадения между другими автоматическими запусками и/или внешними операционными системами ввода-вывода
Отметка времени запуска
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 сбора данных

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/ВЫХОД NIM/TTL LEMO I/Os (общий триггер) или LVDS I/Os (общий или индивидуальный триггер)

Сброс временной метки триггера

Программное обеспечение с помощью команды START run или аппаратное обеспечение с помощью ввода S-IN/GPIO (только встроенное по Scope)

прошивка    
Встроенное ПО хранится во встроенной флэш-памяти и может быть перезагружено в режиме реального времени с помощью веб-интерфейса

Встроенное по DPP
Реализует алгоритм цифровой обработки импульсов:

DPP-PHA: Анализ высоты импульса
DPP-QDC: Интеграция зарядов
DPP-PSD: Распознавание формы импульса
DPP-ZLE: Кодирование нулевой длины
DPP-DAW: Окно динамического сбора данных
Встроенное по прицела
Встроенное по для записи формы сигнала

Обновления
Любая поддерживаемая прошивка может быть загружена через веб-интерфейс (как различные типы прошивки, так и обновленные версии одной и той же прошивки)

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
ОТКРЫТАЯ ПЛИС    
Шаблон пользовательской области действия
Управление общим триггером, одновременной записью сигналов по 64 каналам. Настройка логики триггера и обработки сигналов

Пользовательский шаблон DPP
Управление индивидуальным триггером и получением каналов. Настройка алгоритма DPP, логики триггера и информации о событиях

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

10 гигабайт (скоро будет)

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
программное обеспечение    
Модуль считывания данных
– Программное обеспечение для спектроскопии CoMPASS (только для прошивки DPP)
– WaveDump2 (только для прошивки Scope)

SDK и инструменты
Библиотеки C общего назначения 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 оперативный выбор встроенного ПО для запуска), информация о плате, конфигурация PLL и Ethernet, мониторинг состояния платы

ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ    
Питание от сети (130 Вт при 110 В/220 В).