ZYNQ搭載 ADCボード「Cosmo-Z」>その他>入力仕様の変更について

入力仕様の変更について

平成27年11月2日

11月以降出荷するCosmo-Zについては、アナログ入力仕様を以下のように変更します。

  変更前 変更後
入力フルスケール

±0.1Vppまたは

±1Vpp

±0.5Vpp
入力カットオフ周波数 約3MHz

約50MHz

改善前の周波数特性

Cosmo-Zの入力は、OPアンプによる2次多重帰還形アクティブフィルタと、ADC前のコンデンサによる1次CRフィルタの特性を合わせたものになっています。

2次の多重帰還形フィルタのカットオフ周波数は、約5.3MHzになっていて、

図1 アクティブフィルタの周波数特性
(※大川電子様 http://sim.okawa-denshi.jp/OPttool.php のツールを用いて計算しています)

 

AD変換器前のコンデンサによるカットオフ周波数は約3.1MHzとなっていました。

図2 ADC用コンデンサによる周波数特性

 

このため、Cosmo-Zの本来の能力を活かすことができない周波数特性となっていました。

改善後の周波数特性

周波数特性を劣化させていた最大の原因は、ADC前のコンデンサです。

Cosmo-Zの基板上の抵抗・コンデンサの値を削除したり、値を変更したりすることで、周波数特性を飛躍的に改善することができます。

多重帰還形フィルタのカットオフ周波数は約50MHzになり、

図3 改造後の多重帰還形フィルタの特性

 

ADC前のコンデンサによるカットオフ周波数は約61MHzになって、周波数特性にほとんど影響を与えなくなりました。

図4 改造後のCRフィルタの特性

 

また、この変更により、入力フルスケールは±0.5Vppとなります。計測されたADC値の4095が+0.5Vに対応し、ADC値が2048の時0V、ADCが0の時-0.5Vとなります。

これまで、お客様ごとに1Vppや0.1Vppの入力回路を作り分けてきましたが、今後は上記の値に統一されます。

特性改善後のデータ

入力を改造した後に得られた波形データ等を示します。図5は、ファンクションジェネレータで発生させた1MHzの矩形波・デューティー比20%を入力したときのサンプリング結果です。

リンギング等、高い周波数成分まで見えていることがわかります。

図5 1MHz矩形波をサンプリングした時の波形

 

図6は、入力を0VにしたときのADC値のヒストグラムです。ノイズが1LSB(244μV)以内に収まっていることがわかります。

図6 改善後のノイズ・ヒストグラム

 

図7は、100kHzの正弦波を入力したときのスペクトラムです。今回の改造によって大きな2次高調波、3次高調波などが増えたということはありません。

図7 改善後のFFTスペクトラム

 

特性改善のための方法

下記の写真のように、チップ抵抗やコンデンサを削除し、値を変更します。

この作業は当社で行わせていただきますので、ご希望される方はinfo@tokudenkairo.co.jp までご連絡ください。

 


© 2015 TokushuDenshiKairo Inc. All rights reserved