| Περίληψη: | Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός ενός υψηλής
ταχύτητας αναλογικού κυκλώματος, με σκοπό την αναγνώριση και καταγραφή παλμών νετρίνων, καθώς και η υλοποίηση ενός υψηλής ανάλυσης TDC (Time to Digital Converter), χρησιμοποιώντας συγκεκριμένου τύπου Xilinx FPGA, με σκοπό την μέτρηση του πλάτους των παλμών και την κατηγοριοποίηση τους .
Το αναλογικό front-end κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα υψηλής ταχύτητας OpAmp κατάλληλα
πολωμένο καθώς και 3 comparator, προκειμένου να ενισχύσει τους παλμούς των νετρίνων και στη συνέχεια να τους συγκρίνει με συγκεκριμένα όρια τάσης. Ο OpAmp επιλέχθηκε για να έχει ένα πολύ καλό slew rate και υψηλό εύρος ζώνης της τάξης του 1GHz, ώστε να είναι σε θέση να ενισχύσει παλμούς υψηλής συχνότητας όπως αυτοί της εφαρμογής μας. Οι comparators σχεδιάστηκαν από υψηλού εύρους ζώνης και Κέρδους Opamps, που λειτουργούν σε διάταξη ανοικτού βρόχου. Το αναλογικό κύκλωμα τροφοδοτεί το ψηφιακό κύκλωμα με τον ενισχυμένο και φιλτραρισμένο παλμό.
Το ψηφιακό back-end κύκλωμα σχεδιάστηκε με την χρήση της VHDL και υλοποιεί έναν TDC σε Virtex-5 Xilinx FPGA. Η υλοποίηση αυτή χρησιμοποιεί την αρχιτεκτονική του Virtex-5 για την επίτευξη υψηλής ανάλυσης, ενεργοποιώντας μια αλυσίδα από γραμμές καθυστέρησης κρατουμένων. Οι γραμμές κρατουμένων στους FPGAs είναι φτιαγμένες ώστε η διάδοση κρατουμένων να γίνεται όσο το δυνατόν γρηγορότερα, με σκοπό υψηλής ταχύτητας προσθέσεις ή πολλαπλασιασμούς. Η ανάλυση του TDC είναι η καθυστέρηση διάδοσης από το carry-in στο carry-out, και για τον Virtex-5 που χρησιμοποιείται εδώ, αυτή μετρήθηκε γύρω στα 30ps.
|
|---|
