Trigger e Aquisição de dados para o Projeto Neutrinos Angraangra/files/i_encontro/Trigger e...
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TriggerTrigger e Aquisição de dados para o e Aquisição de dados para o ProjetoProjeto Neutrinos AngraNeutrinos Angra
HermanHerman Lima Lima JrJr
Centro Brasileiro de Pesquisas FísicasCentro Brasileiro de Pesquisas Físicas
24 de Maio de 200724 de Maio de 2007
Projeto NEUTRINOS ANGRA
DefiniçãoDefinição
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
PMT
front-end
cintilador
front-end
detectorese front-end
análise dedadosTRIGGER E AQUISIÇÃO DE DADOS
• processar sinais da eletrônica de front-end,incluindo sinais do detector central e do sistemade VETO
• selecionar e classificar somente os eventos de interesse (trigger)
• monitorar a estabilidade e a performance dosdetectores
• monitorar parâmetros como temperatura,alta tensão, etc
• armazenar as informações (física e monitoração) em mídia permanente
EstruturaEstrutura
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Trigger eAquisição de Dados
Eletrônica Software Transmissão e Armazenamento
Neutrino VETO
ÁREA
SUB-ÁREA
Herman 1
Artur Vilar 1Mário Vaz 1Wallace 1
Lucas Petersen 2
Márcio Portes 1Marcelo Portes 1
Luciano Manhães 3
Luis Fernando 2
1. CBPF2. UNICAMP3. COPPE/PEE
EQUIPE
CenárioCenário
• Detecção de NeutrinoDetecção de Neutrino• 134 PMTs• aquisição de dados (digitalização) e trigger• janela de aquisição de 150 µs (máx) por evento
• VETOVETO• 110 cintiladores• Somente Trigger (discriminadores)
• CalibraCalibraççãoão• VEM (Vertical Muon) (?), LEDs ou fontes radioativas • 110 canais (cintiladores superiores, inferiores e laterais)• decodificação X&Y para os canais superiores e inferiores
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Detecção de Neutrino Detecção de Neutrino -- diagramadiagrama
Analog-to-Digitalconversion
Signalconditioning
Buffers
Triggerlogic
Controllogic
VME bus
250 MSPSsample rate
10-bit resolution
2 ms
leading-edgediscriminators
high-speedFPGA(s)
PMT
integrated on thePMT base
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Signalconditioning
VME bus
PMT
ADC250MHz
front buffer
4 µs
Controllogic
long buffer
2 ms
GPSreceiver
GPS Antenna
VETO
Triggerlogic
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Detecção de Neutrino Detecção de Neutrino -- bufferbuffer
Trigger_1 (positron) Trigger_2 (neutron)
150µs event window
1st pulseto
front buffer(2µs)
2nd pulseto
front buffer(2µs)
4µs window
verifying VETO
Long buffer capacity (per PMT channel):
ordinary situation: (1 event = 2 pulses) ⇒ 4 µs ⇒ 500 eventsunusual situation: (1 event = 4 pulses) ⇒ 8 µs ⇒ 250 events
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Detecção de Neutrino Detecção de Neutrino -- temporizaçãotemporização
• Analog-to-Digital converterAD9230250 MSPS12 bitsDNL = ±0.3 LSBINL = ±0.5 LSB425 mW @ 250 MSPS
• FIFO (long buffer)IDT72T20128524,288 x 10250 MHz
• FPGA (logic)Stratix II – EP2S1512,480 LUTs419,328 bits RAM275 MHz FIFO
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Detecção de Neutrino Detecção de Neutrino -- tecnologiastecnologias
• padrão VME 6U
• um módulo:
8 canais analógicos @ 250 MHz
buffer por canal = 2 ms
• 134 PMTs => 17 módulos (1 crate)
• linhas dedicadas no P2 para o VETO
• linhas de interrupção para sinalizar condição
‘buffer quase cheio’
• registradores de controle / status
(ex.: número de eventos no buffer)
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Detecção de Neutrino Detecção de Neutrino -- módulomóduloADCsfront
panel VME bus
TDC
FPGA (time, VETO)
23cm
16cmscale 1:2.5
8 ADC channels(combo-D connector)
10 inputs forLVDS signals(IDC connector)
FPGA (ADC buffer,
trigger)
4 genericin/out(LEMO)
FIFO (data buffer)
Discriminators(leading-edge)
FPGA (bus control)
P1
P2
FPGA
SignalConditioning
Triggerlogic andcontrol
VME bus
scintillator
Leading-edgediscrimination
front-endelectronics
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Sistema de VETO Sistema de VETO -- diagramadiagrama
FPGA
TOPplane
trigger signals(LVDS)
BOTTOMplane
X(top) = X(bottom) ?
Y(top) = Y(bottom) ?
AROUNDvolume
scintillators
VEM flag
Any logic other flags
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Sistema de VETO Sistema de VETO -- lógicalógica
FPGA
(16cm x 23cm)
front panel
P1
P2
LVD
S in
put c
hann
els
• padrão VME 6U
• um módulo:
2 conectores no painel frontal
68 canais de entrada LVDS (total)
• uso de ‘LVDS receivers’ para reduzir pinos de I/O
na FPGA
• 110 cintiladores ⇒ 2 módulos
• 26 canais de entrada extras para novas idéias
LVDSreceivers
LVDSreceivers
VME bus
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
Sistema de VETO Sistema de VETO -- módulomódulo
VME bus
Analog-to-Digitalconversion
Signalconditioning
Buffers
Triggerlogic
Controllogic
128 PMTs
SignalConditioning
Triggerlogic andcontrol
110 scintillators
Leading-edgediscrimination
VETOVETONeutrino Neutrino detectiondetection
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
TriggerTrigger/DAQ /DAQ -- integraçãointegração
190019100Device mounting (1 board)7
6650719350PCB manufacturing (1 board)6
≈ 50.000
740023700Crate VME 6U + power supply5
2501025FPGA Cyclone IIEP2C5F256C74
1635067244FPGA Stratix IIEP2S15F484C53
676767101FIFO, 524288 x 10IDT72T20128L4BB2
1072013480ADC, 12 bits, 250 MSPS AD9230BCPZ-2501
(US$)(US$)
totalqtyunit
descriptionpart numberitem
Não incluído: outros CIs, cabos e conectores
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
TriggerTrigger/DAQ /DAQ –– estimativa de custoestimativa de custo
Estimativa muito preliminar para o sistema completo (19 módulos)
CIs maiscaros
≈ US$200 / canal
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
TriggerTrigger/DAQ /DAQ –– transmissãotransmissão
CBPF
≤ 2MbpsAngra
NetworkStructure
10Mbps ?54Mbps ?
Trigger/DAQ
LAN (Local Area Network)
Tecnologias EthernetTCP/IP
DETECTOR ARMAZENAMENTO
Encontro Neutrinos Angra – CBPF 24-25 de Maio de 2007Herman Lima Jr
TriggerTrigger e Aquisição de dados e Aquisição de dados para para oo ProjetoProjeto Neutrinos AngraNeutrinos Angra
HermanHerman Lima Lima JrJr
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24 de Maio de 200724 de Maio de 2007
Projeto NEUTRINOS ANGRA