Implementação em FPGA do Circuito do Condicionamento de Sinal do Calorímetro Hadrônico do ATLAS

Abstract

O experimento ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), um dos principais detectores do Grande Colisor de Hádrons (LHC), analisa colisões do tipo próton-próton no Calorímetro Hadrônico (TileCal), onde os produtos dessas colisões são absorvidos e lidos pelo sistema de detecção. Para processar esses sinais, um conformador de pulso analógico é utilizado antes da reconstrução do sinal. O desenvolvimento de simuladores em tempo real auxilia estudos de novas técnicas de processamento de sinais, e a simulação desse circuito de adequação de pulso é importante. Este trabalho aborda o uso do Impulse Invariant Method para digitalização da função de transferência e a implementação de um filtro de Resposta Impulsiva Infinita (IIR) que represente essa resposta digitalizada. A abordagem do filtro IIR é uma novidade neste cenário, trazendo uma aproximação mais fiel ao modelo físico. Para atingir o objetivo, foi necessário introduzir atrasos na função de transferência original para obter uma amostragem compatível com o que se desejava representar. O uso do FPGA (Field Programmable Gate Array) para a implementação do filtro mostrou-se eficiente, atingindo resultados satisfatórios com baixo uso de recursos do dispositivo e operando na mesma frequência de colisões do LHC.