A PCIe-based readout and control board to interface with new-generation detectors for the LHC upgrade

Questa tesi si riferisce principalmente al lavoro di design, sviluppo, produzione e validazione di una nuova scheda PCIe, chiamata Pixel-ROD (Pixel Read Out Driver), come naturale prosecuzione della precedente serie di schede di readout, oggi montate nel Pixel Detector di ATLAS. In modo particolare, questa scheda è stata pensata come evoluzione per l’elettronica off-detector presente ad ATLAS, la quale è principalmente composta da schede VME, conosciute come Back Of Crate (BOC) e Read Out Driver (ROD). Inoltre, tutte le schede ROD sono state commissionate e disegnate dal Laboratorio di Progettazione Elettronica dell’INFN e del DIFA a Bologna. Il progetto della scheda Pixel-ROD è cominciato due anni fa, poichè il trend generale per l’evoluzione dell’elettronica off-detector di LHC è quello di abbandonare la più vecchia interfaccia VME, per passare a quelle più nuove e veloci (come il PCIe). Inoltre, poichè i rivelatori di ATLAS e CMS saranno accomunati dallo stesso chip di readout che interfaccerà i futuri Pixel Detector, la Pixel-ROD potrebbe essere usata non solo per l’evoluzione di ATLAS ma anche per altri esperimenti. La caratteristica principale della Pixel-ROD è la possibilità di utilizzo sia come scheda di readout singola, sia in una catena reale di acquisizione dati, che si interfaccia con dispositivi di terze parti. Il lavoro che ho svolto in questa tesi si concentra principalmente sul design, lo sviluppo e l’ottimizzazione della scheda prima della sua fabbricazione. Dopo questa fase, utilizzando i prototipi prodotti, mi sono concentrato sul lavoro di test e validazione dei singoli componenti e delle singole interfacce montate sulla scheda. Questa fase non è ancora terminata e richiede molto tempo per essere svolta, a causa della complessità dell’elettronica che è presente sulla Pixel-ROD.