ギガサンプル対応 高速AD変換ボードの可能性
広帯域の信号を一気に取り込み、一気に解析したい。
そんな、わがままな要求に応えたのが、コスモリサーチの高速AD変換ボード ADCR-4096です。
１Ghzまでの高周波信号を一気に取り込み、高速FPGA上でFFT解析などを実行。USB3.0を介して、PCにデータを転送、ソフト処理やグラフ表示などができます。
使い勝手の良いインターフェイスを選ぶ
AD変換ボードを選ぶ際、まず重要なのがインターフェイスと実装法。
いくら、高性能でも使い勝手が悪いと、あとあと後悔します。PCとインターフェイスするのを基本に考えると、実用的には、選択肢は二つ。USB3.0とPCI Express
使い勝手なら、USB3.0
USB3.0は汎用のシリアルインターフェイスで、スマホや、デジカメ、プリンターなどとのインターフェイスに使われ、物理的にも、心理的？にもなじみやすいインターフェイスです。
転送速度は、５Gbpsとされていますが、当社の製品で、実用的には３Gbps程度です。
4Gsps10bitで取り込んだデータは、4G×10=40Gbpsと、PCIexpress(8Gbps)でもリアルタイムで転送することは無理であるので、FPGAで信号処理をしてデータ量を減らしたのち、PCなどに転送するのが現実的です。
高速AD変換ボード ADCR-4096 USB3.0採用
USB3.0の利点をいかした高速AD変換ボード ADCR-4096は、軽量コンパクトなケース収納タイプも用意し、ノートPCとの組み合わせで応用分野を広げることができます。
・サンプリングレート 4096Gsps/10bitを実現
・USB3.0搭載によりPCと簡単接続
・コスモリサーチがハード、ソフトともカスタマイズ
・顧客製品としてのカスタマイズも可能
組み込み用途には、ボード単体で
ノートPCとのセットには、ケース収納タイプ
想定するアプリケーション
・レーダーなどの広帯域の信号処理
・超音波による非破壊検査などの信号処理
・医療分野での高速な信号処理
ADCR-4096 カタログはこちらから(ADCR-4096.pdf)
高速AD変換ボード ADCR-4096 応用事例 周囲の電波を直接解析
高速AD変換ボード ADCR-4096にアンテナとプリアンプを取り付け、１GhzまでのRF信号を直接AD変換し、FPGAでフーリエ変換した後、USB3.0を介してPCに送り、グラフ化するというデモです。
1GhzまでのRF信号を周波数軸と時間軸に分解したグラフが得られました。
競合に対する優位性
・競合製品 A社,B社
・いずれも海外製品（修理などサポートなどに難あり）
・ソフトのカスタマイズはできるが高価
・ハードのカスタマイズや、顧客製品へのカスタマイズ展開は不可能
高速AD変換ボード ADCR-1000 USB3.0
使いやすいサンプリングレート、1Gsps/12bitを実現した、高速AD変換ボードです。超音波の非破壊検査機などに採用されています。
・内部クロックに高純度PLOを採用し，1.000Gspsの高速ADCを高精度に実現
・FPGAはXILINX社Artix-7，200Tを搭載
・DDR3メモリを搭載，FPGA内部デザイン書き換えによって様々な信号処理に対応可能
・PCへのデータ送信に最大転送速度5GbpsのUSB3.0 SuperSpeedを採用
・リファレンスクロック（10MHz）にて外部同期可能
・2mmピッチの32本の汎用外部インターフェース
・USB3.0搭載によりPCと簡単接続
・コスモリサーチがハード、ソフトともカスタマイズ
ADCR-1000カタログはこちらから(ADCR-1000カタログ_BLK.pdf)
速さで選ぶなら、PCI Express
主に、高性能のグラフィックボードのIFに採用されています。
×１から×２,×４,～×１６と伝送線路を何本使うかで規格かされてており、X16で８GB/s程度の転送速度が得られるとされています。
しかし、４Gsps10bitのADCを実装したとすれば、４Gsps×10＝40Gbit/secの転送速度が必要で、受けたデータを生で転送できるわけではありません。
当然、ストレージやネットワークの速度もボトルネックとなります。
タワー型PCに挿入して使用、相性問題あり
物理的な形状から、タワー型PCに挿入して使うことになり、ハードが苦手な人には、敷居が高くコンパクトとは言えません。加えて、マザーボード、OSなどとの相性問題が起きることが少なくありません。
コスモリサーチ製、４GspsAD,DAを搭載したPCIexpressボード。
高速信号処理プラットホーム FSP4000
オールインワンでコンパクトに
コスモリサーチでは、Core-i7プロセッサ、4GspsA/D,D/A 大規模FPGAに、ディスプレイ、大容量ハードディスクを1台にまとめたFSP4000を開発しました。
オールインワン設計は単に、ポータビリティだけでなく、マザーボードやOSとの適合性を検証し、安定した動作を保証することができます。
・高速AD（4GSPS)による高精度なサンプリング
・高速DA（4GSPS)による出力機能
・FPGAによる高速な信号処理
・グラフィックス表示機能を内蔵
・大容量ストレージ搭載
・ネットワーク機能搭載
・OSはWindowsまたはLinux