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Development of readout electronics for bunch arrival-time monitor system at SXFEL

Nuclear Science and Techniques 2019年第5期30卷 113-121页

作者： Jin-Guo Wang Bo Liu Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Science University of the Chinese Academy of Science

A bunch arrival-time monitor(BAM) system,based on electro-optical intensity modulation scheme, is under study at Shanghai Soft X-ray Free Electron *** aim of the study is to achieve high-precision time measurement for minimizing bunch fluctuations. A readout electronics is developed to fulfill the requirements of the BAM system. The readout electronics is mainly composed of a signal conditioning circuit, field-programmable gate array(FPGA), mezzanine card(FMC150), and powerful FPGA carrier board. The signal conditioning circuit converts the laser pulses into electrical pulse signals using a photodiode. Thereafter, it performs splitting and low-noise amplification to achieve the best voltage sampling performance of the dual-channel analog-to-digital converter(ADC) in FMC150. The FMC150 ADC daughter card includes a 14-bit 250 Msps dual-channel high-speed ADC,a clock configuration, and a management module. The powerful FPGA carrier board is a commercial high-performance Xilinx Kintex-7 FPGA evaluation board. To achieve clock and data alignment for ADC data capture at a high sampling rate, we used ISERDES, IDELAY, and dedicated carry-in resources in the Kintex-7 FPGA. This paper presents a detailed development of the readout electronics in the BAM system and its performance.

关键词： Bunch arrival-time monitor (BAM) Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser (SXFEL) fieldprogrammable gate array (FPGA) Signal conditioning High-speed analog-to-digital converter (ADC)

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