2016 Fiscal Year Annual Research Report
A development of high speed electronics system for electromagnetic calorimeters used in the experimental study of mass spectra change of vector mesons in nuclei.
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15K17669
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 智則 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 客員研究員 (80612134)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 読み出し回路 / FPGA / 高時間分解能 / TDC / 高計数率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、J-PARC E16の電子同定用鉛ガラス電磁カロリメータの電荷情報を使ったトリガー読み出し回路についての性能を向上させるため、ベースライン再生回路及びcharge to time converter回路で整形した信号をFPGAに組み込んだhigh resolution TDCで測定する、高計数率環境下でのデータ取得に対応した高速エレクトロニクスの開発が目的である。
前年度に技術検証したFPGAによるhigh resolution TDCの多チャンネル化、パイプライン処理によるmulti-hit対応及びdead time削減、さらにパルスの立ち上がりエッジと立下りエッジの両方の測定への対応といった改良を行い、Xilinx Spartan6 FPGA XC6SLX150-2FGG484Cにsingle channel分解能で~20 psec(σ)のTDCを検出器信号用16 channelとコモンストップ(トリガー)信号1 channelの合わせて17 channel (tapped delay lineとしては34個)を実装した。また、入力パルスをFPGA内で複数回測定することで時間分解能を向上させるwave union TDCに変更したことで、tapped delay lineによる時間情報変換テーブルはtapあたり平均20 psecから10 psecに改善したが、外部から入力した信号に対しての時間分解能の向上はみられなかった。これは基板上の信号配線・電源・グラウンド設計に由来するノイズや電源・グラウンド変動など、FPGAに実装したロジック以外の影響によるものと考えている。本研究により習得した技術を活かして、より高性能なXilinx 7 seriesなどのFPGAでのhigh resolution TDCの開発へとつなげていきたい。
一方、アナログ波形整形回路や検出器のビーム照射といった高計数率環境下での性能評価に関しては進捗が遅れている。
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[Presentation] FPGAを用いた高時間分解能TDCの開発2016
Author(s)
高橋智則, 味村周平, 本多良太郎, 五十嵐洋一, 池野正弘, 水谷圭吾, 中井恒, 新山雅之, 谷田聖, 冨田夏希, 内田智久
Organizer
日本物理学会
Place of Presentation
宮崎大学木花キャンパス(宮崎県宮崎市)
Year and Date
2016-09-21 – 2016-09-24
