Study and design of the alice tpc front-end and readout electronics for the cern lhc

Resumen

En el mundo de la física de partículas, "más energía", es una palabra clave para permitir nuevos descubrimientos. Para penetrar más en el interior de la materia, el CERN está construyendo una nueva máquina: el Large Hadron Collider (LHC. Los nuevos detectores tienen que hacer frente a una densidad muy elevada de trazas de partículas y deben abarcar un número enorme de canales electrónicos. Por lo tanto, los experimentos del LHC requieren una electrónica de front-end y lectura de última generación que representa un desafío sin precedentes. Las arquitecturas de front-end y lectura no pueden estar basadas en los sistemas usados en los 80 y en los 90 debido a que éstos están sujetos a requerimientos más exigentes en términos de densidad de canales, número de datos a procesar y niveles de radiación. Estos estrictos requerimientos necesitan nuevos conceptos y arquitecturas con una mayor integración canal a canal y bajo consumo de potencia, comprensión de datos antes de ser enviados al sistema de adquisición de datos, y tecnologías y circuitos tolerantes a los efectos de la radiación. Siguiendo estas tendencias, y en el contexto de la electrónica de front-end y lectura del LHC, esta tesis doctoral tiene como objetivo investigar la viabilidad, estudiar las arquitecturas, definir, desarrollar, implementar y realizar el test de una unidad analógico-digital esencial para el detector TPC (Time Projection Chamber) el experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment): el chip ALTRO (ALICE TPC Read Out). Estos objetivos también implican la participación en la definición del resto de unidades que abarca la cadena de fronto-end y lectura de este detector. El chip ALTRO es un circuito integrado analógico-digital. En un solo chip, las señales analógicas de 16 canales se digitalizan, se procesan, se comprimen y se almacenan en una memoria que permite múltiples adquisiciones. Los convertidores analógico*digitale