信号入出力

ここでは、信号の入出力について一通り述べておく。さらに、これまで触れられなかった信号に ついても簡単に説明を行う。

図4.6が新 ATMのフロントパネルのデザインである。

*12Field Programmable Gate Arrayの略。書き換え可能なゲートアレイの一種。

*13First In First Outの略。先に書き込んだデータから先に取り出される方式またはそういった方式のメモリのこと。

ここでは、実際には高速なSRAMを搭載し、それをSICがFIFOとして制御する。

PMT INPUT

x 2

x 4

3 3x3

3 3 3

3x3

FPGA:SIC System Interface Control

TKO Back Plane

Extension Board

Front Panel (Analog) HITSUM PMTSUM

FPGA:DHS Digital Sum 8

PMTSUM Circuit PMTSUM

HITSUM Circuit HIT

24

DigitalHITSUM Ch. IndependentHIT signal EthernetReadout SerialEvent # Trigger, Clock& TDC Reset

Clock Distributer

60MHz clock

60MHzClock

Serial Trigger TDC

Reset TDC Reset Serial Trigger Reset

Trigger

TKO-BUS

Calibration Pulser

8 CAL

CAL Trigger QTC

CAL QTC

TDC FPGA:DSM

Data Sort Mapping

CAL input

図4.5 新ATMブロック図。青色の線で光電子増倍管からの信号の処理の流れを図示した。

■入力カード 現在の ATMの入力カードはインピーダンスの整合とアイソレーションの悪化を もたらしていたことは3 章で述べられた。その改善のため、新しい入力カードの製作も ATMの 開発と並行に進められている。現段階では、多層板の内層を信号ラインとして使うストリップライ ンという方式でより特性の良い入力カードを作ろうとしているところである。

■クロック、トリガー、イベント番号入力、TDC リセット Master Clock Module から分配され るこれらの信号の伝送にはカテゴリー5Eのイーサネットケーブルを使用する。そのための RJ-45 のモジュラジャックが2 つ用意されている。

■HITSUM まず、現在のシステムと互換性を持つためにアナログのHITSUM出力がLEMOコ

ネクタで用意されている。また、HITSUM を 5 ビットのデジタル信号(Digital HITSUM)とし

LEMO

•HITSUM

•PMTSUM

•Cal Out

•Cal Sync

•Cal In

•Clk Out

RJ45

•Clk In

•Reset

•Ser Trg1

•Ser Trg2 RJ45

•Event1

•Event2

•Event2

•Event4

50pin Flat

•Hit0 䇭䊶 䇭䊶 䇭䊶

•Hit23 16pin Flat

•Clk Out

•HITSUM0

•HITSUM1

•HITSUM2

•HITSUM3

•HITSUM4 LED

•TRG

•Cal

•TDC Rst

•TKO

•AUX

•AUX RJ45

•Serial IF

Ch0~11 Ch12~23 A-BUS D-BUS

QTC TDC SIC FPGA

DSM

DSM DSM DSM

DHS Extension

Board

•GATE

図4.6 新ATMフロントパネルとボード上の配置

て送るための16 ピンのフラットケーブルがつなげるようになっており、この出力からは同時にク ロックも出力される。このデジタルのHITSUM を作るために一つ DHS (Digital Hit-Sum) と呼 ばれるFPGAが使われる。さらに、それぞれのチャンネルの個別のHIT信号を50 ピンのフラッ トケーブルに出すこともできるようになっている。出力レベルはLVDS で各 QTC の HIT 信号 がクロックで同期をとられずにバッファを介して出力される。

■PMTSUM この出力は現在の ATMと全く同じ働きを持つもので、24 チャンネルの波形のア

ナログ和を出力する。

■キャリブレーション関係 ここでは、新しいATMでのキャリブレーションに必要な入出力につ いて一通り述べておく。

“Cal In”とは外部のキャリブレーションパルサーを用いるための入力である。ここから入力し

た信号は全てのQTC のキャリブレーション用専用入力チャンネル(CAL) から入力され、ボード 内の全てのチャンネルのキャリブレーションを行うことができる。

“Cal Sync” はキャリブレーションを行っていることを示す信号で、キャリブレーションパル

サーと同期した信号である。“Cal Out” はキャリブレーション入力として入力されている信号を 出力する端子で、キャリブレーションに使われている信号のモニターのために使われる。

■イーサネット読み出し 最後に図4.6中の左端に位置する RJ-45 のモジュラジャックについて であるが、これはイーサネット読み出しのための拡張ボードのためのものである。

さて、これまではどのようにして光電子増倍管の信号の時間と電荷の情報をAD 変換して外部 へと転送するかの流れを述べた。しかし、ATM への数々の要請が具体的にどのように解決され ているのかはまだ、明らかになっていない。ATMへの要請のうち多くは QTC への要請となり、

QTC 自体の議論が必要となるので、それらは次章で述べることになるが、以下では、時間測定ダ イナミックレンジの拡大とATMの処理速度に関して述べていくことにする。そのために、まずは QTCと TDC の動作に関して理解が必要なので、それらについて述べることにする。