CTC 和 CT5TEA：面向成像气象喷流望远镜的高级多通道探数器和触发 ASIC
摘要
我们开发了一套新的面向成像气象喷流望远镜（Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope, IACT）照感器相机读出信号的应用专用集成电路（ASIC）族系（TARGET 族），包括 CTC 和 CT5TEA。我们呈现其性能和设计细节。两款 ASIC 均具备 16 个通道，CTC 为开关电容阵列（Switched-Capacitor Array, SCA）采样器，采样率为 0.5 到 1 GSa/s，拥有 16384 深度存储缓冲区，具备在任意时刻对完整波形进行数字化的功能。CT5TEA 为其触发 ASIC（虽可独立使用），提供来自四个（或 16 个）相邻通道的模拟求和的触发信息。由于采样和触发分别在两个 ASIC 中完成，SCA 的噪声干扰被抑制，从而实现最小触发阈值为 2.5 毫伏（0.74 个光子（p.e.）），触发噪声为 0.5 毫伏（0.15 p.e.）。对于 CTC，最大输入电压范围为 0.5 伏至 1.7 伏，有效位数超过 11.6 位，基线噪声为 0.7 毫伏。串扰在整个 3 dB 带宽为 220 MHz 的范围内改善至 1%，甚至在 10 ns 脉冲宽度为 1.5 V 时可降低至 0.2%。除了展示性能，我们还介绍并验证了脉冲模式运行的温度稳定校准例程。分辨率在 33.7 毫伏（10 p.e.）时约为 2.5%，在 337 毫伏（100 p.e.）时 0.3%，集成非线性小于 1.6 毫伏。为科拉尔望远镜阵列观测站（Cherenkov Telescope Array Observatory, CTAO）的小型望远镜（Small-Sized Telescope, SST）和沃尔斯坦-库德尔望远镜（Schwarzschild-Couder Telescope, SCT）相机设计而制，CTC 和 CT5TEA 已部署用于原型机，计划集成到最终版本中。
引用
@article{arxiv.2409.06435,
title = {CTC and CT5TEA: an advanced multi-channel digitizer and trigger ASIC for imaging atmospheric Cherenkov telescopes},
author = {Benjamin Schwab and Adrian Zink and Davide Depaoli and Jim Hinton and Gang Liu and Akira Okumura and Duncan Ross and Johannes Schäfer and Harm Schoorlemmer and Hiro Tajima and Justin Vandenbroucke and Richard White and Jason John Watson and Justus Zorn and Stefan Funk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.06435},
year = {2024}
}
备注
18 pages, 26 figures, 1 table