PMT 读出ASIC研究进展 严雄波 yanxb@ihep.ac.cn 2/5/2013.

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1 PMT 读出ASIC研究进展 严雄波 2/5/2013

2 LHAASO 1 km2地面簇射粒子阵列 中心探测器组 90000 m2水切伦科夫探测器阵列（WCDA）， 电磁粒子探测器（ED）
Moun探测器（MD） 在50TeV 以上，实现对伽马射线零背景探测 90000 m2水切伦科夫探测器阵列（WCDA）， 将现有ARGO探测器的灵敏度提高20 倍，监测50GeV 以上的γ，还具有探测高能γ暴的能力。 中心探测器组 24 台广角切伦科夫望远镜（WFCTA） 5000m2簇射中芯探测器（SCDA） 可以完成多参数，分能段宇宙线能谱的精确测量，准确测定各成份的“膝”，在各种宇宙线加速模型之间做出判选。 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

3 LHAASO-WFCTA 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

4 ARCHGARD_V1测试结果 1pe 300p.e.（RC=50ns） 2-350pe（ 3%）
2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

5 ARCHGARD_V2 16通道 量程： 触发信号： 峰保:触发延迟控制 刻度： 16 trig 模拟串行读出 Auto select
HG or LG 触发信号： Internal Discri external 峰保:触发延迟控制 刻度： 单通道或多通道 16 trig 模拟串行读出 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

6 ARCHGARD_V2测试框架 测试PCB S-DIFF，DAC，ADC DE2开发板 芯片功能配置 ADC，DAC控制
SRAM读写、数据存储、获取 Trigger Waiting Mux control A/D Convert Data Storing Trigger Reset 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

7 寄存器 ConfigBits SRIN ARCHGARD CheckBits [266:0] [0:0]
写SRAM将芯片SROUT端输出的控制字组织成字符串并写入SRAM作为校对 读SRAM读出控制字并组织成534 bits 控制字依次串行输出至芯片SRIN端 将267 bits控制字写入SRAM REG_NAME BITs DEFAULT Detail Dig_probe 16 16’h0 [CH0:15] FS_probe [CH15:0] SSh_probe 2*16=32 [CH0HL:15HL] FS_delay 8 8’h0 [0.5:128ns] SSh_RC 3 3’h4 [25:100ns] Pre_probe 32’h0 [CH15LH:0LH] Pre_Gain 8*16=128 128’h04..04 [CH0[7:0]:15[7:0]] Calib_EN 2019/4/30 2012年度绩效考核

8 input Analog_out 各通道增益位对应关系 GainReg trigout input SSh Trig_DL trigout
FS 各通道增益位对应关系 GainReg trig_DL trigout trigout 触发 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

9 触发延迟 DL=8’h80 DL=8’h01 DL=8’hff DL=8’h02 Trigger Delay
ex_trig Trigger Delay 设计： 8位[0.5ns:128ns] 实测：[……….48ns,96ns] 最大延迟量约170ns 问题： 1.无法进行1LSB延迟测量 2.INL和DNL不理想(未验证) 3. 很有可能会出现缺码(未验证) trig_DL DL=8’h01 trigout ex_trig trig_DL 95ns ex_trig trigout trig_DL trigout DL=8’hff input DL=8’h02 read_clk ex_trig ex_trig Dig_p公用，trig_DL先用 trig_DL trig_DL 170ns trig_DL 48ns trigout trigout trigout 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

10 V2测试结果 动态范围：500pC（3000pe） 线性：INL：4%，DNL（相对偏差）：30%
HG：17-377pe，LG： pe （PMT=106） 受开发板噪声影响，小于17pe的信号及 pe未测量 INL：4% DNL：30% ENC=120fC 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

11 总结 实现信号放大、快慢成形、甄别、峰保等功能 动态范围：>480pC(3000pe) 线性：4% 噪声：120fC
模拟串行输出速度：300k 串扰：5% 高低量程自动切换 快、慢成形受触发信号串扰 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会

12 谢谢！ 2/5/2013 核探测与核电子学国家重点实验室2013年会