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Cosmo-Kのコンセプト

Cosmo-Kは、もともと高速ADCを扱うのために開発されたPCI Expressボードでしたが、実際には高速ADC用ではなく、汎用の「光コネクタ付FPGA評価ボード」として完成しました。

ADCを使わない用途の方でも問題なくご利用いただけます。

 

当初のコンセプト

超高速ADCを使用したい場合、ノイズや発熱、電源などの問題が顕著になります。

この問題を解決するため、FPGAボード上にADCを乗せるのではなく、ADCとキャプチャボードを分離し、光ファイバで接続することにしました。

図1 Cosmo-Kの概念

このようにすることで、

  • 実験に合わせてADCプローブボードを作ることができる
  • ノイズの多いCPUやメインのFPGAから、アナログプローブを電気的に絶縁できる
  • 実験計測用のPCと離れた場所に、小型のADCプローブボードを設置できる

通信には次世代AD/DAの標準規格であるJESD204Bを使用するので、ユーザが独自のADCプローブボードを設計することもできるようになります。

Cosmo-K ADCプローブボードについて

近年の高速ADCは、JESD204Bという規格でデータを出力するものが多くなっています。JESD204Bというのは8b/10bを使った近代的かつオープンなプロトコルで、複数のレーンを束ねたりすることができます。

Adcprobe_2

図2 Cosmo-KのADCプローブボード

このようなコンセプトで開発されたのが、HyperFADCというADCボードです。

実験に応じてADCのチャネル数や速度は変わる

高速なADCが必要という研究・実験であっても、行いたい計測の種類によって必要なADCのスペックは様々です。例えば、1Gサンプリング 2ch 16bitが必要という人もいれば、250MHzで16chという人もいるし、10MHzでいいけれども64chが欲しいという人もいます。そのため、ADCプローブボードを実験に合わせて作り変えられるよう、キャプチャボード本体とADCプローブを分離できるようにしています。

光ファイバには、10GbpsのSFP+か、または40GbpsのQSFPを使用します。これらの光ファイバで対応できるADCの数とサンプリングレートの一例を挙げます。

  • SFP(10Gbps)・・・80Mサンプリング/秒、8ch、12bit
  • QSFP(40Gbps)・・・1Gサンプリング/秒、2ch、16bit

 

また、JESD204Bに対応していない汎用のADCを並べておいて、それらのADCから受け取ったデータをJESD204Bに変換して(エンコードして)送るようなボードも今後、提供していきます。

Adcprobe2

図3 汎用ADCもCosmo-Kに対応できる

 

このことは、ノイズに敏感なADCのフロントエンドの部分と、データ処理を行うメインボードを分離し、ADCの部分をより小型にすることができるという効果もあります。


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