Waveform Digitizer Review Franco Spinella Luca Morescalchi Elena Pedreschi

Disks x2 Crate x10 Calorimeter Electronics Scheme CsI Crystal Waveform Digitizers x8 FEE x10 / board (MPPC x2 / FEE) CsI Crystal CsI Crystal ADC ADC FPGA ADC ADC DC/DC ADC ADC DC/DC ADC ADC DC/DC ADC ADC F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

MU2E DAQ WD are readout in chains (2-4 boards/chain) WD Chains are redundated Each chain is connected to the DAQ servers through optical fibers WD 3 F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

WD block diagram ARM CONTROLLER FPGA SM2 150T FE DC/DC 3.3V/1.8V ADS 4229 FPGA SM2 150T FIBER 1 2 3 9 10 FE 1 2 3 9 DC/DC 3.3V/1.8V LTM8033 10 4 F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Specifiche WD Canali: 680 x 2 x 2 = 2720 Goal 20 ch/board -> 2720 / 20 = 136 board (150 con spares) 12 bit, 200 MHz, flash ADC Ambiente ostile : campo magnetico elevato (1T) 5x1010 n/cm2 @ 1 MeVeq (Si)/y and 0.5 krad/y of TID (Total Ionizing Dose). Vuoto Challenging … 5 F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Stato del progetto: componenti I componenti principali sono stati selezionati e qualificati singolarmente: ADC: TI ADS4229 (12 bit - 250 Msample max) DCDC converter: LTM8033 (max 3A) FPGA: Microsemi smartfusion 2 SM150T Alcuni componenti (e.g. DDR) sono comuni al tracker e qualificati da loro Altri saranno qualificati a livello di scheda (prototipo V1) F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Stato del progetto:HW(1) Le schematiche sono quasi complete: Definita la parte analogica di interfaccia tra ARM controller e ADC Definito connettore di interfaccia tra le due schede ADC, FPGA e DDR : OK La V1 include un interfaccia Gbit elettrica per eventuale uso a TB (richiede trasformatori), oltre a transceiver ottici rad-hard Definito l’albero di clock Rimane da progettare la parte power (DCDC ok) F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Stato del progetto:HW(2) Sbroglio effettuato da ditta esterna (gia’ ordinato), previste circa 3 settimane FPGA gia’ ordinate e in stock (6 pezzi) In fase di ordinazione: Produzione circuito stampato (2 pezzi) 1-2 settimane Montaggio pick & place 1 settimana Componenti per 6 schede (digikey,mouser,Farnell) F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Stato del progetto:FW Una versione preliminare e semplificata del firmware (1 canale) e’ stata testata su una demo-board Versione 20 canali del firmware semplificato pronta e simulata Versione a 20 canali per eventuale TB … work in progress … La parte di readout su fibra e di slow control e’ comune a tutti i subD e sara’ sviluppata in collaborazione con FNAL F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Attivita’ prevista per il 2016 Un prototipo v1 dovrebbe essere pronto entro l’anno In contemporanea dovrebbe essere pronta una versione preliminare del Fw con readout su rame tramite Gbit Ethernet Test preliminari F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Attivita’ prevista per il 2017 - Assemblaggio di 5 schede v1per test di qualifica e test beam in termovuoto (componenti acquistati nel 2016) Test funzionali completi su 20 canali: Linearita’ ADC, crosstalk fra canali Readout tramite fibra Test di qualifica board level: Test sotto vuoto (funzionalita’ e Potenza dissipata) Test in campo magnetico Test in presenza di radiazione Per questi test sara’ necessario lo sviluppo di un banco di prova per impulsare contemporaneamente tutti i canali. Progetto e costruzione v2 (e forse anche v3 …) F. Spinella | INFN referee review 9/9/16

Cost 12 F. Spinella | INFN referee review 9/9/16