时间测量方法(3).ppt

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1、近代信息处理（第十九讲）——时间测量方法（3）刘树彬2011.04.272011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬2HPTDC——HighPerformanceTimetoDigitalConverter概述实现高精度时间测量的手段触发、读出及其他应用测试方法2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬3HPTDC的用户UserPartsCMSmuon8000ALICETOF24000NA4850Phobos80CAEN2500BES1400RICE(STAR)4500Skyelectronics800Oku300ATLASCTP30HYTECOrs

2、ay200Tatainstitute50Upsala100LHCmachine1000Imago100Ionwerks1000LHCbFrankfurt100AliceV010StruckKopio3000Total:~20users~40.0002011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬4HPTDC概述Numberofchannels:32/8Clockfrequency:40MHzexternal40MHz/80MHz/160MHz/320MHzinternalResolution:781ps(261psRMS)lowresolutionmode195

3、ps(64psRMS)mediumresolutionmode98ps(48psRMS)highresolutionmode24ps(40psRMS)veryhighresolutionmode(8channels)24ps(17psRMSCorrected)Dynamicrange:102usDoublepulseresolution:5-10nsdependingonmodeHitrate:Corelogicat40MHz,NotR-CmodeMax.2MHzperchannel,all32channelsusedMax.4MHzperchannel,16c

4、hannelsused.Eventbuffersize:4x256Read-outbuffersize:256Triggerbuffersize:16Powerconsumption:300mW-1500mWdependingonmodes.Hitinputs:LVDSorLVTTLL1bufferproblemhasbeen(is)apainfulexperience(too)manydifferentusers2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬5HPTDC内部结构2011-04-2763.125ns6.25ns(12.5ns)25ns97.6562

5、5ps195.3125ps(390.625ps)781.25ps实现高精度时间测量的手段（1）——PLL倍频和DLL内插2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬7PLL倍频后时间戳型直接计数（粗计数）时钟可选择40MHz、160MHz、320MHz粗计数可到达的分辨率：25ns、6.25ns、3.125ns2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬8利用DLL实现时钟相位内插DLL内插可到达的分辨率：97.7ps、195.3ps、781.3ps2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬9每个输出上有7个一样的电容通过改变电容数目改变负

6、载改变延时校准后+/-20℃可不变实现高精度时间测量的手段（2）——无源RC延迟线内插无源RC延迟线内插可到达的分辨率：24.4ps（仅基于97.7ps精度的基础上提高）2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬10无源RC延迟线内插击中信号达到的时候，DLL的状态被以固定的时间间隔连续采样几（M）次通过鉴别在哪一个采样值后面参考时钟还没有传到，就可以找到在DLL延时单元的时延中的内插点2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬11数据驱动与触发匹配2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬12HPTDC应用——固定靶实验2011-04

7、-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬13HPTDC应用——同步的固定靶实验2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬14HPTDC应用——对撞实验2011-04-27中国科学技术大学快电子实验室刘树彬15HPTDC的测试手段CodeDensityTest（码密度测试法）类似ADC的直方图统计法用于非线性的测试和RC延迟线、DLL分相的优化校准TimeSweepTest（时间扫描测试法）由专用测试仪器发出一系列精密固定间隔的脉冲对用于测试TDC的时间测量精度受信号源的分辨率限制FixedCableDelaysTe