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4.10.4BESIIIμ子鉴别器读出电子学系统VIP免费

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4.10.4BESIIIμ子鉴别器读出电子学系统μ子鉴别器由阻性板探测器(RPC)组成,阻性板探测器上布有感应条,感应条上的感应信号代表了粒子击中的位置信息。整个μ子鉴别器共有9088(桶部:4992;端盖部:4096)个电子学通道。μ子鉴别器读出电子学系统的任务是把上述位置信号转换成数据,在触发信号到来时,将好事例的数据加头文件,并存入事例缓冲器,等待DAQ的处理。μ子鉴别器读出电子学系统由5个VME的读出插件组成;每个VME的读出插件有16个数据读出链;每个链负责收集256个阻性板探测器的感应条的数据。这样,μ子鉴别器读出电子学系统可并行扫描10,240个数据,满足阻性板探测器9088个电子学通道数据获取的要求。μ子鉴别器读出电子学系统还包括测试子系统。在读出电子学系统停止取数时,测试子系统负责对其进行测试。4.10.4.1电子学设计条件1.探测器输出信号BESIII的μ子鉴别器的阻性板探测器感应条信号如图4.10-40所示。阻性板探测器的输出信号特性如下:信号幅度典型值(50Ω):700mV信号最小幅度(50Ω):100mV信号最大幅度(50Ω):800mV信号延迟时间:50ns图4.10-40阻性板探测器典型输出信号2.期望的事例击中率阻性板探测器的事例率约和海平面宇宙线相当,为400Hz/m2;在该事例率的条件下,在1μs的窗口下,偶然事例的击中率约为每事例20道。击中率和宇宙线、阻性板探测器的噪声以及本底有关。物理事例率也相当低,每次事例也仅有几十道被击中[1]。μ子鉴别器的阻性板探测器是低噪声和低事例占有率的探测器。事例击中率为0.10~0.25Hz/cm2。3.死时间前端电子学读出板使用流水线技术,无死时间。4.甄别阈值要求所有电子学通道的阈值相同,统一可调,软件控制。阈值调整精度为1%。5.触发特性触发延迟时间:6.4μs触发脉冲最大晃动:0.2μs平均触发率:4kHz6.测试所有电子学通道的测试信号相同,测试脉冲幅度的精度为1%。根据以上设计条件,同时根据阻性板探测器通道数大的特点,μ子鉴别器读出电子学系统必须在权衡合理造价的条件下,寻求最佳的性能价格比的设计方案。4.10.4.2μ子鉴别器读出电子学系统结构从系统功能来说,μ子鉴别器电子学系统可分为数据读出、甄别阈控制和系统测试等三个部分。而就它的物理结构而言,μ子鉴别器电子学系统由放置在探测器附近的1个9U的VME机箱和4个电源机箱组成。在探测器上方中间,放置VME系统机箱,1个系统控制插件(SystemControlModule)、1个VME读出插件(Readout)、4个扇入扇出插件(I/OModule)和14个JTAG控制插件被安置在这个机箱中。系统控制插件从探测器主触发系统接收系统时钟和触发控制信号(L1,Check,Reset),并通过VME扩展总线将这些信号传送到I/O插件驱动输出;接受通过VMEBUS发出的前端板阈值设置命令和TEST控制命令(系统测试控制),并通过VME扩展总线送到I/O插件驱动输出;从VME扩展总线接收读出插件送来的FULL信号,驱动后送主触发系统。扇入扇出插件(I/O插件)负责驱动时钟和触发控制信号,送到所有的前端板(FEC);从FEC接收串行数据输出和FECBufferFull信号并传送到读出插件。每个数据链一个I/O接口;每个I/O插件配置12个I/O接口,4个插件共48个I/O接口,满足系统36-40个数据链的要求。同时,鉴于大的RPC探测器的放电脉冲对FEC中FPGA芯片功能的可能损坏,在扇入扇出插件(I/O插件)中设有FPGA功能实时核对的数据模式(DataPattern)的输入/输出线,以便在探测到FPGA功能损坏的情况下,及时对FGPA功能数据的重新装载。读出插件负责所有的数据链数据读出和压缩、子事例组建,并存放到缓冲区中,申请DAQ读出子事例数据;与FEC交换FULL信号控制数据链的数据传输;根据主触发的控制信号进行L1的检查和复位,并向主触发提供BufferFULL信号和RERR信号;完成数据读出和压缩的控制逻辑,包括FEC读出控制、VME读出控制、L1计数(TriggerNumber)/复位等操作。每个muon子事例的数据为600bytes,总数据率为2.4MB/s,可以在一个VME机箱中读出(事例率估算见后4.10.4.3)。受VME插件面积所限,一个VME插件可能放不下所有的读出模块,则需要多个读出插件,分别压缩后,采用CBLT的方式读出。阻性板探测器读出电子学系统的整体...

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