Modeling Front End Electronics for a Gas Electron Multiplier Detector

The Large Hadron Collider (LHC) in The European Organization for Nuclear Research (CERN) will have a Long Shutdown sometime during 2017 or 2018. During this time there will be maintenance and a possibility to install new detectors. After the shutdown the LHC will have a higher luminosity. A promising new type of detector for this high luminosity phase is a Triple-GEM detector. During the shutdown these detectors will be installed at the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. The Triple-GEM detectors are now being developed at CERN and alongside also a readout ASIC chip for the detector. In this thesis a simulation model was developed for the ASICs analog front end. The model will help to carry out more extensive simulations and also simulate the whole chip before the whole design is finished. The proper functioning of the model was tested with simulations, which are also presented in the thesis.

Large Hadron Collider (LHC) Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa ajetaan alas huoltotoimenpiteitä varten jossakin vaiheessa vuosina 2017 ja 2018. Huollon aikana on myös mahdollisuus asentaa uusia havaitsimia. Huollon jälkeen LHC:lla tulee olemaan suurempi luminositeetti. Uusi lupaava havaitsintyyppi tälle suuremmalle luminositeetille on Triple-GEM havaitsin. Näitä havaitsimia tullaan asentamaan huollon aikana Compact Muon Solenoid (CMS) kokeeseen. Triple-GEM havaitsimia kehitetään tällä hetkellä CERN:ssä. Samalla sille kehitetään myös lukuelektoniikkaa varten ASIC-piiri. Tässä diplomityössä suunnitellaan simulaatiomalli ASIC:n analogiselle osalle. Mallin avulla piirille voidaan tehdä laajempia simulaatioita ja myös koko järjestelmää voidaan simuloida jo ennen kuin koko järjestelmä on suunniteltu. Simulaatiomallin oikea toiminta varmistettiin simuloimalla. Simulaatioiden tulokset on esittetty myös tässä diplomityössä.