Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков



Скачать 30.39 Kb.
Дата17.10.2014
Размер30.39 Kb.
ТипДокументы

УДК 001(06)+539.2(06). Исследование материи в экстремальных состояниях


Э.В. АТКИН, Ю.И. БОЧАРОВ, А.Б. СИМАКОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ БИС СЧИТЫВАНИЯ СИГНАЛОВ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ
ПО СУБМИКРОННОЙ КМОП ТЕХНОЛОГИИ

Показаны тенденции развития элементной базы современной аппаратуры для экспериментов в области физики высоких энергий и требования к БИС считывания сигналов многоканальных детекторов. Рассмотрены особенности архитектуры, управляемой потоком входных данных, а также проблемы реализации элементов и аналого-цифровых узлов БИС класса система-на-кристалле по субмикронной КМОП технологии с проектными нормами 0,18 мкм для эксперимента СВМ.
Развитие экспериментальной физики высоких энергий сопровождается ростом числа каналов регистрации событий. В таких международных экспериментах, как ATLAS, CMS, ALICE в CERN (Женева), HERA-B в DESY (Гамбург), CBM в GSI (Дармштадт), BABAR, STAR в BNL (Брукхевен), число каналов достигает сотен тысяч. Аппаратура детекторной электроники строится с использованием специализированных ИМС высокой и сверхвысокой степени интеграции. Часто они реализуются как многофункциональные БИС класса система-на-кристалле. Применение для их изготовления современных субмикронных технологий позволяет достичь нереализуемого на другой элементной базе комплекса электрических и эксплуатационных характеристик. Проектирование аналого-цифровых узлов с использованием процессов, относящихся к классу «глубокий субмикрон» - с нормами 0,18 мкм и менее, имеет ряд особенностей. Их анализ наряду с обсуждением проблем, связанных с наличием большого числа каналов аналоговой обработки и преобразования данных в составе БИС, представляется актуальным и составляет содержание данной работы.

Проект направлен на создание БИС для считывающей электроники модулей микрополосковых кремниевых детекторов, разрабатываемой для международного эксперимента СВМ (Compressed Baryonic Matter), в рамках программы изучения ядерного вещества в сверхплотном состоянии [1] на новом ускорителе научного центра GSI (Дармштадт, ФРГ). В состав рабочей группы участников проекта вошли представители ряда научных учреждений и университетов РФ, в том числе сотрудники кафедр Электроники и Микроэлектроники МИФИ.

Инструментальной базой выполнения проекта является центр проектирования кафедр Электроники и Микроэлектроники МИФИ. Он имеет лицензии на использование пакетов САПР компаний CADENCE и MENTOR GRAPHICS. Технологически проект обеспечивается участием МИФИ в системе EUROPRACTICE. Изготовление тестовых образцов осуществляется на фабрике компании UMC, которая поставляет также технологические библиотеки КМОП - 0,18 мкм для проектирования БИС.

Одна из главных проблем состоит в том, что увеличение числа входных каналов БИС не сопровождается соответствующим ростом числа каналов АЦП.

Это связано с ограниченностью энергоресурсов и размеров кристалла БИС. Последнее объясняется тем, что в отличие от цифровых ИМС уменьшение размеров аналоговых схем на переключаемых конденсаторах при снижении проектных норм ограничено уровнем шумов конденсаторов и воздействием на прецизионные элементы помех, проникающих через подложку ИМС от цифровых узлов. Другая проблема - отсутствие общей системы синхронизации в аппаратуре эксперимента СВМ, что диктует необходимость применения архитектуры, основанной на управлении устройством асинхронным потоком входных данных.

Существуют различные пути решения отмеченных проблем. Один из них заключается в использовании матрицы кросс-коммутации, объединяющей банк АЦП с многоканальным пиковым детектором (ПД), который обладает свойством порогового обнаружения сигнала в каждом из каналов. При обнаружении события детектор формирует запрос к банку АЦП на обслуживание. При поступлении нескольких событий они обрабатываются различными ПД и АЦП асинхронно, если позволяет ресурс производительности, осуществляя аналоговую дерандомизацию данных [2]. В данной работе исследуется другой способ, основанный на свойстве пространственной локализации событий, которое определяется конструктивно-топологической реализацией микрополосковых детекторов. Эта архитектура, которая может быть названа блочно-ассоциативной, отличается от предыдущего решения меньшей функциональной гибкостью, но более простой реализацией. В состав БИС входят 8 АЦП конвейерного типа с эффективной разрядностью около 7 бит при частоте выборки до 30 МГц.
Список литературы
1. TheCBMExperiment.Intro. www.gsi.de/zukunftsprojekt/experimente/CBM/1intro_e.html

2. De Geronimo G., Kandasamy A., O’Connor P. Analog Peak Detector and Derandomizer for High-Rate Spectroscopy. - IEEE Transactions on Nuclear Science Vol. 49, No 4, 2002, 1769-1773.




ISBN 5-7262-0637-1. IV Конференция НОЦ CRDF

Похожие:

Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях С. Л. Тимошенко
...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях С. Л. Тимошенко, В. М. Емельянов
...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях Н. В. Марков 1, Д. В. Варенцов 2, А. А. Голубев 1
В отличии от других методик только оптическая диагностика позволяет проводить одновременное измерение проекций пучка в одном и том...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях М. А. Гусарова, С. В. Куцаев, М. В. Лалаян
Приведены результаты расчета возможности возникновения мультипакторного разряда для цилиндрического и призматического резонаторов...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях
Корректный выбор схемы разбиения потенциала позволяет устранить проблему неаддитивности диаметров твердых сфер и получить наилучшее...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях Б. У. Родионов, C. A. Векшенов 1
Более реалистическая модель континуума требует перехода от абстрактных, не существующих в природе точек «нулевого размера» к динамическому...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях Е. И. Минтусов
Задачей такого изучения является определение возможных механизмов управления кинетическими процессами в области энерговыделения,...
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование материи в экстремальных состояниях И. Н. Завьялов, Д. В. Рупасов, А. Ю. Стариковский
В работе была исследована возможность управления положением точки отрыва пограничного слоя с помощью импульсного скользящего разряда....
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование структуры и эволюции адронов в экстремальных состояниях
В 2006 году в рамках работ по подготовке эксперимента cms на ускорителе lhc в церне выполнено следующее
Исследование материи в экстремальных состояниях Э. В. Аткин, Ю. И. Бочаров, А. Б. Симаков iconИсследование структуры и эволюции адронов в экстремальных состояниях
На их основе показана возможность исследования корреляций энергии, выделившейся в калориметрах cms, с помощью изучения подавления...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org