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Aufbau der Ausleseelektronik für das äußere Spurkammersystem des LHCb-Detektors

Wiedner, Dirk

English Title: Design and Implementation of the Readout Electronics of the LHCb Outer Tracker

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PDF, German
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Abstract

Die Ausleseelektronik des äußeren Spurkammersystems des LHCb-Detektors miát die Driftzeiten in den Straw-Proportionalzählern, digitalisiert das Zeitsignal und speichert es in einem 160 Worte tiefen Speicher. Bei positiver Vortriggerentscheidung wird die Driftzeitinformation serialisiert und über Glasfaserkabel zu einer Speicher- und Triggerkarte geschickt. Hier werden die Daten deserialisiert, geprüft, in eine Ortsinformation umgewandelt und maximal 60 ms zwischengespeichert. Die in der ersten Entscheidungsebene selektierten Ereignisse gelangen zu einer PC-Farm mit ca. 1000 Prozessoren. Durch die hohe Proton-Wechselwirkungsrate von 40 MHz und einer Belegungsdichte von bis zu 10%, ergeben sich große Anforderung an die Geschwindigkeit der Elektronik, die im Strahlbereich eingesetzt wird. Drei strahlenharte Mikrochips kommen in der Ausleseelektronik zum Einsatz. Der ASDBLR-Vorverstärker verstärkt und diskriminiert die Ladungspulse der Driftelektronen. Speziell für das äußere Spurkammersystem wurde der OTIS-TDC entwickelt, er muá alle 25 ns Driftzeiten von 32 Detektorkanälen messen. Für die Datenübertragung mit Glasfasern wird der GOL-Serialisierer genutzt, der die Daten von vier TDCs serialisiert und mit 1.6 GBit/s in eine strahlenharte Laserdiode speist. In der vorliegenden Arbeit wurden die Komponenten der Ausleseelektronik entwickelt, in die Auslesekette integriert und getestet.

Translation of abstract (English)

The readout electronics of the LHCb outer tracker measures the drift time in the straw tubes, digitizes the time signal and stores it in a 160 word deep buffer. For a positive pre-trigger (L0) decision the drift time information is serialized and transmitted over optical fiber to a trigger and L1 buffer board. Here the data are de-serialized, checked, translated into spacial information and stored for a maximum of 60 ms. The level 1 trigger (L1) selected events are broadcasted to a PC farm with about 1000 CPUs. Because of the high interaction rate of 40 MHz and an occupancy of up to 10 %, the electronics used in the irradiated area must be fast. Three radiation hard chips are used for the readout. The ASDBLR preamplifier amplifies and discriminates the charge pulse from the drift electrons. For the outer tracker the OTIS TDC was developed, it must measure drift times of 32 channels every 25 ns. The GOL chip is used for the data transmission via optical fiber. It serializes the data from four TDCs and feeds them at 1.6 Gbit/s into a radiation hard laser diode. This thesis describes how the components of the readout electronics were developed, combined to a readout chain and tested.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Eisele, Prof. Dr. Franz
Date of thesis defense: 15 December 2004
Date Deposited: 21 Dec 2004 09:44
Date: 2004
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: LHC, Gigabit Ethernet, Spurdetektor, Field programmable gate array, B-Meson
Uncontrolled Keywords: Ausleseelektronik DatenaquisitionOTIS TDC ASDBLR GOL TELL1 O-RxCard
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