4104muon子鑒別器讀出電子學(xué)-3(已修改)
2025-07-08 10:30 本頁面
【正文】 BESIII μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)μ子鑒別器由阻性板探測器(RPC)組成，阻性板探測器上布有感應(yīng)條，感應(yīng)條上的感應(yīng)信號代表了粒子擊中的位置信息。整個μ子鑒別器共有9088（桶部：4992；端蓋部：4096）個電子學(xué)通道。μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)的任務(wù)是把上述位置信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，在觸發(fā)信號到來時，將好事例的數(shù)據(jù)加頭文件，并存入事例緩沖器，等待DAQ的處理。μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)由5個VME的讀出插件組成；每個VME的讀出插件有16個數(shù)據(jù)讀出鏈；每個鏈負責(zé)收集256個阻性板探測器的感應(yīng)條的數(shù)據(jù)。這樣，μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)可并行掃描10,240個數(shù)據(jù)，滿足阻性板探測器9088個電子學(xué)通道數(shù)據(jù)獲取的要求。μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)還包括測試子系統(tǒng)。在讀出電子學(xué)系統(tǒng)停止取數(shù)時，測試子系統(tǒng)負責(zé)對其進行測試。 電子學(xué)設(shè)計條件1. 探測器輸出信號。阻性板探測器的輸出信號特性如下： 信號幅度典型值(50?)：700 mV 信號最小幅度(50?)：100 mV 信號最大幅度(50?)：800mV 信號延遲時間： 50 ns 阻性板探測器典型輸出信號2. 期望的事例擊中率阻性板探測器的事例率約和海平面宇宙線相當，為400 Hz/m2；在該事例率的條件下，在1μs 的窗口下，偶然事例的擊中率約為每事例20道。擊中率和宇宙線、阻性板探測器的噪聲以及本底有關(guān)。物理事例率也相當?shù)停看问吕矁H有幾十道被擊中[1]。μ子鑒別器的阻性板探測器是低噪聲和低事例占有率的探測器?！?Hz/cm2。3. 死時間前端電子學(xué)讀出板使用流水線技術(shù)，無死時間。4. 甄別閾值要求所有電子學(xué)通道的閾值相同，統(tǒng)一可調(diào)，軟件控制。閾值調(diào)整精度為1％。5. 觸發(fā)特性觸發(fā)延遲時間：觸發(fā)脈沖最大晃動：平均觸發(fā)率：4kHz6. 測試所有電子學(xué)通道的測試信號相同，測試脈沖幅度的精度為1％。根據(jù)以上設(shè)計條件，同時根據(jù)阻性板探測器通道數(shù)大的特點，μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)必須在權(quán)衡合理造價的條件下，尋求最佳的性能價格比的設(shè)計方案。 μ子鑒別器讀出電子學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)功能來說，μ子鑒別器電子學(xué)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)讀出、甄別閾控制和系統(tǒng)測試等三個部分。而就它的物理結(jié)構(gòu)而言，μ子鑒別器電子學(xué)系統(tǒng)由放置在探測器附近的1個9U的VME機箱和4個電源機箱組成。在探測器上方中間，放置VME系統(tǒng)機箱，1個系統(tǒng)控制插件（System Control Module）、1個VME讀出插件（Readout）、4個扇入扇出插件（I/O Module）和14個JTAG控制插件被安置在這個機箱中。系統(tǒng)控制插件從探測器主觸發(fā)系統(tǒng)接收系統(tǒng)時鐘和觸發(fā)控制信號（L1，Check，Reset），并通過VME擴展總線將這些信號傳送到I/O插件驅(qū)動輸出；接受通過VME BUS發(fā)出的前端板閾值設(shè)置命令和TEST控制命令（系統(tǒng)測試控制），并通過VME擴展總線送到I/O 插件驅(qū)動輸出；從VME擴展總線接收讀出插件送來的FULL信號，驅(qū)動后送主觸發(fā)系統(tǒng)。扇入扇出插件（I/O插件）負責(zé)驅(qū)動時鐘和觸發(fā)控制信號，送到所有的前端板（FEC）；從FEC接收串行數(shù)據(jù)輸出和FECBufferFull信號并傳送到讀出插件。每個數(shù)據(jù)鏈一個I/O接口；每個I/O插件配置12個I/O接口，4個插件共48個I/O接口，滿足系統(tǒng)36－40個數(shù)據(jù)鏈的要求。同時，鑒于大的RPC探測器的放電脈沖對FEC中FPGA芯片功能的可能損壞，在扇入扇出插件（I/O插件）中設(shè)有FPGA功能實時核對的數(shù)據(jù)模式（Data Pattern）的輸入/輸出線，以便在探測到FPGA功能損壞的情況下，及時對FGPA功能數(shù)據(jù)的重新裝載。讀出插件負責(zé)所有的數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)讀出和壓縮、子事例組建，并存放到緩沖區(qū)中，申請DAQ讀出子事例數(shù)據(jù)；與FEC交換FULL信號控制數(shù)據(jù)鏈的數(shù)據(jù)傳輸；根據(jù)主觸發(fā)的控制信號進行L1的檢查和復(fù)位，并向主觸發(fā)提供Buffer FULL信號和RERR信號；完成數(shù)據(jù)讀出和壓縮的控制邏輯，包括FEC讀出控制、VME讀出控制、L1計數(shù)（Trigger Number）/復(fù)位等操作。每個muon子事例的數(shù)據(jù)為600bytes，可以在
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