アトラス実験TGC検出器用新型Patch-Panel ASIC用試験ボードの開発

概要

高輝度LHC実験での導入を目指し，Thin Gap Chamberミュー粒子検出器のトリガー・読み出し回路の改良を行っている。Patch-Panel (PP) ASICは、ミュー粒子飛行時間やケーブル長のばらつきに起因するチャンネル間の遅延時間差を補正し、その信号がどの陽子陽子衝突事象に起因するものかタグ付けする役割を担う。本プロジェクトでは、PP ASICの試験ボードを製作した。この試験ボードを用いて、PP ASIC実機25000チップほどの自動品質試験を行った。90%以上の歩留まりを持つことを明らかにし、実機で必要な数（12000チップほど）のPP ASICを確保することができた。

メンバー

堀井泰之, Horii Yasuyuki(代表:名古屋大学・講師)
佐々木修, Sasaki Osamu (KEK、教授)
田中真伸, Tanaka Manobu (KEK、教授)
内田智久, Uchida Tomohisa (KEK、准教授)
宮原正也, Miyahara Masaya (KEK、准教授)
池野正弘, Ikeno Masahiro (KEK、シニアフェロー)
戸本誠, Tomoto Makoto (名古屋大学、准教授)
加納勇也, Kano Yuya (名古屋大学、研究員)
伊藤秀一, Ito Shuichi (名古屋大学、M2、2019年3月修了)
山田敏大, Yamada Toshihiro (名古屋大学、M2、2021年3月修了)
皆川真輝, Masaki Minakawa (名古屋大学、M1、2021年3月現在)

機能・特徴

自動品質試験ボードにはXILINX Artix-7 FPGA、PCとの通信用のRJ45 コネクタ、PP ASICソケットを装備している。FPGA でPP ASIC の入力信号（LVDS, 1.8 V CMOS）の供給、PP ASIC の出力信号（1.8 V CMOS）の検出を行い、FPGA内部のADCを用いてPP ASIC のアナログ信号や消費電力を測定し、SiTCP 通信でPCに対するデータ送受信を行う。さらに、フラッシュメモリーを備え、電源投入と同時にファームウェアがFPGAに書き込まれる。PP ASIC ソケットは、簡単に取り外しできるタイプのものを使用した。また、ボード電源は5 V AC アダプタを用いて家庭用コンセントから供給できる。

図・写真等

Testboard photo(png), schematic(pdf)
Test firmware zip, bin