Концентраторная плата для FERS-5200 DT5215

Особенности:

• Плата концентратора для многоплатформенного управления inFERS-5200, платформа CAEN для считывания данных с больших массивов детекторов (SiPM, MA-PMT, газовые трубки, Si-детекторы, ...).
• Универсальность: семейство интерфейсных плат (модулей FERS), адаптированных для различных детекторов.
• Масштабируемость: от одного автономного модуля FERS для создания прототипов до многих тысяч каналов с простой древовидной структурой сети.
• Модульность: несколько устройств FERS могут быть размещены на большом объеме детектора и управляться с помощью одной платы концентратора.
• 8-кратный TD link для сбора, обработки и форматирования данных о событиях.
• Простая синхронизация: один оптический канал (TD link) для считывания данных, медленного управления и синхронизации плат.
• До 16 ПЕРВЫХ устройств в последовательной цепи для каждого TD link.

Описание:

FERS-5200 - это интерфейсная система считывания, предназначенная для больших детекторных систем, таких как SIPMS, многоанодные фотоэлементы, детекторы на кремниевых полосках, проволочные камеры, GEM, газовые трубки и другие. 

FERS - это распределенная и легко масштабируемая платформа, где каждый модуль представляет собой небольшую плату, вмещающую 32 или 64 канала с интерфейсной электроникой, аналого-цифровыми преобразователями, логикой запуска, синхронизацией, локальной памятью и интерфейсом считывания. 

FERS - это гибкая платформа: сохраняя одну и ту же инфраструктуру считывания и управления, то есть один и тот же пользовательский интерфейс, можно разрабатывать различные типы интерфейсов для различных детекторов. В большинстве случаев интерфейсная часть основана на микросхемах ASIC, которые обеспечивают высокую плотность и экономичность интеграции многоканальной электроники считывания в модули небольшого размера и с низким энергопотреблением. В интерфейсной части ASIC может быть реализована аналоговая цепочка, состоящая из предусилителя, формирователя, датчика пиков и дискриминатора. В других случаях ASIC представляет собой быстродействующий АЦП (1 ГС/с или более), который записывает форму входных импульсов и позволяет применять цифровые алгоритмы, обеспечивающие информацию о времени, энергии и форме импульса. 

Один модуль FERS можно использовать автономно, без какого-либо дополнительного оборудования, просто подключив к компьютеру через USB 2.0 или Ethernet 10/100T. Это дешевая и простая в использовании плата для тестирования конкретного ASIC-чипа, установленного на модуле FERS. Как только решение будет апробировано, сразу же можно будет масштабировать его до тысяч каналов: несколько устройств FERS могут быть соединены в древовидную сеть, где оптический TDlink является уникальным физическим соединением, гарантирующим высокую пропускную способность считывания данных, медленное управление и точную синхронизацию по времени. 

Один DT5215 (концентратор данных FERS) может управлять до 8 TDlinks, каждый из которых подключен к 16 блокам FERS в последовательной последовательности: в случае блока FERS A5202/A5203 это составляет 8192 канала считывания. Концентратор данных подключается к главному компьютеру через Ethernet емкостью 1 Гб (скоро появится 10 гигабайт) или USB 3.0. Для дальнейшего увеличения общего количества каналов можно синхронизировать несколько плат концентратора (скоро появится). 

В плату концентратора встроен одноплатный компьютер на базе Linux. Он управляет считыванием данных из сети устройств FERS и формированием данных о событиях в соответствии с отметкой времени и/или идентификатором запуска фрагментов событий, полученных каждым устройством. Отсортированные и объединенные пакеты данных затем сохраняются в локальной памяти и, наконец, отправляются на хост-компьютеры по быстрому каналу Ethernet емкостью 1 Гб (скоро будет доступно 10 гигабайт) или USB 3.0. Пользователь может легко загрузить пользовательские алгоритмы обработки и сокращения данных во встроенный центральный процессор.

Технические параметры:

Механический    
Размеры: 262 Ш × 66,2 В × 171,6 Д мм3 (без разъемов)
Вес: 1210 г

Оптический ввод-вывод    
8 Подключаемых компонентов приемопередатчика малого форм-фактора (SFP+) для оптического подключения (3,125 Гбит/с).
Фирменный протокол TDlink CAEN обеспечивает многоплатную синхронизацию, медленное управление и считывание данных

Ввод/вывод данных на передней панели    
FI
8 цифровых входных разъемов LEMO
Принимаются сигналы LVTTL
Zin = 50 Ом
Для
8 цифровых выходных разъемов LEMO сигналы LVTTL
Должны быть подключены до 50 Ом
FA/FB
2 цифровых входных/выходных разъема LEMO:

Входные сигналы NIM/LVTTL, Zin = 50 Ом
Выходные сигналы LVTTL, должны быть подключены на 50 Ом
Входы/выходы на задней панели    
RA/RB
2 цифровых входа/выхода LEMO-разъема:
Входные сигналы NIM/LVTTL, Zin = 50 Ом
Выходные сигналы LVTTL должны быть настроены на 50 Ом
CLK‐ВХОД/ВЫХОД
Входные/выходные разъемы LEMO для передачи тактового сигнала:
Вход LVTTL, подключенный к сети переменного тока, Zin = 50 Ом
Выход LVTTL, подключенный к сети переменного тока, должен быть настроен на 50 Ом
ВХОД/ВЫХОД СИНХРОНИЗАЦИИ
2 разъема RJ‐45 для передачи тактового/синхросигнала в случае многоплатной синхронизации
Синхронизация устройств FERS‐5200 по TDLINK    
Передача тактового сигнала
По TDlink:

Тактовое дрожание = 20 пс (тип.)
Перекос тактовой частоты = фиксированный < 6,4 нс, в зависимости от длины оптического волокна и кольцевой перемычки.
Измеряется и компенсируется на программном уровне
Синхронизация сбора данных
Сигнал синхронизации передается по TDlink для одновременного сброса временных меток. Широковещательные команды, выполняемые одновременно на всех платах, для запуска Start/Stop, триггера и т.д.

ПРИМЕЧАНИЕ: После команды синхронизации между первой группой из четырех TDlinks 0-1-2-3 и второй группой, 4-5-6-7, наблюдается фиксированный перекос тактовой частоты, составляющий менее 1 такта (6,4 нс). Перекос часов может варьироваться от запуска к запуску.

Синхронизация на плате DT5215 через S‐LINK    
Передача тактовых импульсов
ВХОД/ВЫХОД LEMO CLK (10.000 МГц, например, от GPS)
ВХОД/ВЫХОД синхронизации RJ45 (линия)
LEMO RA (15,625 МГц)
Синхронизирующий тактовый сигнал может передаваться (только на выходе) через входы/выходы на передней/задней панели

Синхронизация сбора данных
Сброс временных меток и запуск Start/Stop через:

ВХОД/ВЫХОД RJ45 SYNC (линии B/C)
СИНХРОНИЗАЦИЯ осуществляется с помощью программной команды, отправляемой на все платы, которые необходимо синхронизировать
PPS, от GPS (СКОРО появится)
Коммуникационные интерфейсы    
Локальная сеть

Разъем Ethernet, тип RJ‐45. Поддерживает подключение к ПК со скоростью 1 Гбит/с (скоро будет 10 Гбит/с)
МАКСИМАЛЬНАЯ скорость считывания: 80 Мбит/с.
ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол связи будет оптимизирован в будущих версиях прошивки и программного обеспечения для плат FERS‐5200

USB

Разъем USB3.0, тип C
МАКСИМАЛЬНАЯ скорость считывания: 300 МБ/с (протестировано с использованием iPerf)
ПРИМЕЧАНИЕ: Максимальная скорость считывания, достижимая при использовании современных прошивок и программного обеспечения для устройств FERS‐5200, составляет 80 МБ/с. Протокол связи будет оптимизирован в будущих версиях прошивки и программного обеспечения для плат FERS‐5200.

Прошивка    
Встроенное ПО может быть обновлено через USB или Ethernet через веб-интерфейс

Программное обеспечение    
Полностью контролируется программным обеспечением Janus для Windows® и Linux®

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 Окружающая среда: Коммерческая и легкая промышленность
Степень защиты: Корпус IPX0, не для влажных помещений

Соответствие нормативным требованиям    
ЭМС: Директива CE 2014/30/EU по электромагнитной совместимости
Безопасность: Директива CE 2014/35/EU о низком напряжении

Требования к питанию    
Напряжение от одного источника питания: +12 В. Допустимый диапазон напряжений: МИНИМУМ +7 В, МАКСИМУМ +15 В

Потребляемая мощность    
750 мА при +12 В, т.е. ≈ 9 Вт