Published February 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
Effect of repetitive reset, temperature variation and frequency offset on the performance of PLL for the LHC experiments
Creators
- 1. Variable Energy Cyclotron Centre
- 2. Homi Bhabha National Institute
- 3. European Organization for Nuclear Research
Description
The Large Hadron Collider (LHC) uses timing, trigger and control (TTC) system backbone to distribute the bunch clock and other critical timing signals to all the participating experiments. The clock signal is directly derived from the radio frequency (RF) driving the beams in the accelerator. The whole range of electronic systems from an ADC to high-speed transmission link works in synchronous to the clock signal and are sensitive to jitter. Throughout the clock distribution chain, high-frequency components increase the jitter. Multiple Phase-Locked Loops (PLLs) are used in the entire chain to maintain the jitter noise at a minimum level. Si5344 PLL by Silicon Labs is chosen as one of the candidate PLLs for jitter cleaning of the embedded clock in LHC gigabit serial link transmission. The article aims to highlight the qualification tests conducted to characterize the PLL component. Laboratory test setup is built to emulate the thermal variation of the LHC as in run-time condition. The present research study investigates the influence of temperature variation on PLL jitter-cleaning performance when operated in different configuration modes needed in TTC distribution chain. Stability of the PLL circuitry to lock correctly with repetitive reset assertion, power on/off cycle and marginal frequency swing about the LHC bunch clock mean frequency value is also studied.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يستخدم مصادم الهادرونات الكبير (LHC) العمود الفقري لنظام التوقيت والزناد والتحكم (TTC) لتوزيع مجموعة الساعات وإشارات التوقيت الحرجة الأخرى على جميع التجارب المشاركة. يتم اشتقاق إشارة الساعة مباشرة من التردد اللاسلكي (RF) الذي يحرك الحزم في المسرع. تعمل المجموعة الكاملة من الأنظمة الإلكترونية من ADC إلى وصلة الإرسال عالية السرعة بشكل متزامن مع إشارة الساعة وهي حساسة للتوتر. في جميع أنحاء سلسلة التوزيع على مدار الساعة، تزيد المكونات عالية التردد من الارتعاش. تُستخدم الحلقات المقفلة متعددة الأطوار (PLLs) في السلسلة بأكملها للحفاظ على ضوضاء الارتعاش عند الحد الأدنى. تم اختيار Si5344 PLL بواسطة مختبرات السيليكون كواحدة من PLLs المرشحة لتنظيف الارتعاش للساعة المضمنة في ناقل الحركة التسلسلي جيجابت LHC. تهدف المقالة إلى تسليط الضوء على اختبارات التأهيل التي أجريت لتوصيف مكون التعلم الشخصي. تم تصميم إعداد الاختبار المختبري لمحاكاة التباين الحراري لمصادم الهادرون الكبير كما هو الحال في حالة وقت التشغيل. تبحث الدراسة البحثية الحالية في تأثير تباين درجة الحرارة على أداء تنظيف الارتعاش PLL عند تشغيله في أوضاع تكوين مختلفة مطلوبة في سلسلة توزيع TTC. يتم أيضًا دراسة ثبات دارة PLL لقفلها بشكل صحيح مع تأكيد إعادة الضبط المتكرر ودورة تشغيل/إيقاف التشغيل وتأرجح التردد الهامشي حول متوسط قيمة تردد مجموعة مصادم الهدرونات الكبير.Translated Description (French)
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) utilise la colonne vertébrale du système de synchronisation, de déclenchement et de contrôle (TTC) pour distribuer l'horloge de groupe et d'autres signaux de synchronisation critiques à toutes les expériences participantes. Le signal d'horloge est directement dérivé de la fréquence radio (RF) entraînant les faisceaux dans l'accélérateur. Toute la gamme de systèmes électroniques, d'un CAN à une liaison de transmission à grande vitesse, fonctionne en synchronisme avec le signal d'horloge et est sensible à la gigue. Tout au long de la chaîne de distribution d'horloge, les composants haute fréquence augmentent la gigue. Plusieurs boucles à verrouillage de phase (PLL) sont utilisées dans toute la chaîne pour maintenir le bruit de gigue à un niveau minimum. Si5344 PLL par Silicon Labs est choisi comme l'une des PLL candidates pour le nettoyage de la gigue de l'horloge intégrée dans la transmission de liaison série gigabit LHC. L'article vise à mettre en évidence les tests de qualification menés pour caractériser la composante PLL. La configuration des tests de laboratoire est conçue pour émuler la variation thermique du LHC comme dans les conditions d'exécution. La présente étude de recherche étudie l'influence de la variation de température sur les performances de nettoyage de la gigue PLL lorsqu'elle est utilisée dans différents modes de configuration nécessaires dans la chaîne de distribution TTC. La stabilité du circuit PLL pour verrouiller correctement avec une assertion de réinitialisation répétitive, un cycle marche/arrêt et une oscillation de fréquence marginale autour de la valeur moyenne de fréquence d'horloge du groupe LHC est également étudiée.Translated Description (Spanish)
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) utiliza la columna vertebral del sistema de sincronización, activación y control (TTC) para distribuir el reloj del grupo y otras señales de sincronización críticas a todos los experimentos participantes. La señal de reloj se deriva directamente de la radiofrecuencia (RF) que impulsa los haces en el acelerador. Toda la gama de sistemas electrónicos, desde un ADC hasta un enlace de transmisión de alta velocidad, funciona en sincronía con la señal de reloj y es sensible a las fluctuaciones. A lo largo de la cadena de distribución del reloj, los componentes de alta frecuencia aumentan la fluctuación. Se utilizan múltiples bucles de bloqueo de fase (PLL) en toda la cadena para mantener el ruido de fluctuación en un nivel mínimo. Si5344 PLL de Silicon Labs es elegido como uno de los PLL candidatos para la limpieza por fluctuación del reloj integrado en la transmisión de enlace serie gigabit del LHC. El artículo tiene como objetivo resaltar las pruebas de calificación realizadas para caracterizar el componente PLL. La configuración de las pruebas de laboratorio está diseñada para emular la variación térmica del LHC en condiciones de tiempo de ejecución. El presente estudio de investigación investiga la influencia de la variación de temperatura en el rendimiento de limpieza de fluctuación de PLL cuando se opera en diferentes modos de configuración necesarios en la cadena de distribución de TTC. También se estudia la estabilidad de los circuitos del PLL para bloquearse correctamente con la afirmación de reinicio repetitivo, el ciclo de encendido/apagado y la oscilación de frecuencia marginal alrededor del valor de frecuencia media del reloj del grupo del LHC.Files
10.1088_1748-0221_14_02_P02001.pdf.pdf
Files
(11.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:47f7cae3f43c21bb2b496ddc45cd1081
|
11.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير إعادة الضبط المتكررة وتغير درجة الحرارة وتعويض التردد على أداء PLL لتجارب مصادم الهادرونات الكبير
- Translated title (French)
- Effet de la réinitialisation répétitive, de la variation de température et du décalage de fréquence sur les performances de la PLL pour les expériences LHC
- Translated title (Spanish)
- Efecto del reinicio repetitivo, la variación de temperatura y el desplazamiento de frecuencia en el rendimiento del PLL para los experimentos del LHC
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2913641744
- DOI
- 10.1088/1748-0221/14/02/p02001
References
- https://openalex.org/W1964196773
- https://openalex.org/W1970555802
- https://openalex.org/W2108524072
- https://openalex.org/W2117781464
- https://openalex.org/W2322204495
- https://openalex.org/W2588536638
- https://openalex.org/W2765700245