2019.01.13

ZYNQのボードを設計

ZYNQ搭載ADC+DACボード「Cosmo-Z Mini」の、特定の用途向けカスタム版を作っています。

高速ADC 2ch、低速DAC 16ch、高速ADC 16ch+ディジタルIOで、10cm角以内に収まるというものです。特電のアルバイトさんがここまで設計してくれました。素晴らしい。

残るはDDR3メモリやADC/DACの配線が主なので私が仕上げます。

Cs1

いままではZYNQの部分はTrenz社のモジュール「TE0720」に頼っていましたが、今回のボードからはTrenz社のモジュールを使わずに自前で回路化します。

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2019.01.12

Cosmo-Z MiniとCosmo-K DVIの基板を出図

Cosmo-Z MiniとCosmo-K DVIを製造するため、基板を出図しました。

Mentsuke

コストを下げるため、2種類の基板を1つに面付したのですが、PROTEL99SEで単純に面付すると、面付した後の基板のデザインルールになってしまいます。

そのため、以下のような場所が変わってしまいます。

  • GNDとベタの接続の方法(Direct、無接続、4本など・・)
  • 内層レイヤーのデフォルトのネット。GNDとかAGNDとか
  • その他、個別のネットをどう扱うかといったルール
  • ポリゴンと他のネットとの間の間隙

そこで、上記のGCPrevueというツールを使って念入りに見比べて(重ねて)チェックしているのですが、チェックに何時間もかかります。

ガーバはテキストファイルですが、CADが出力する丸や線の順序は毎回変わるので、単純な比較ができません。ガーバに相違がないかどうかを一発でチェックするツールが欲しいですね。

sun

前の基板と変わっていないかどうかを念入りにチェックをした後、出図をしたら、基板業者さんから「前回の残りがあるので、それを使ってもいいか?」とのこと。

なんと、将来のリピートに備えて余分に何枚か作ってくれていたようです。前回の残りがあるのなら、それを使いたいです。

sun

Cosmo-Z MiniとCosmo-K DVIの製造と、Cosmo-Zの製造のため、現在の部品の在庫を数えたり、足りない部品をDigikeyに発注していたら、だいたい6時間かかりました。

200アイテムくらいの発注を6つに分けて発注しました。幸い、すべて土曜日の未明に発送されました。火曜日には着くでしょう。Digikeyの中の人、ありがとうございます。

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2019.01.11

前の事務所の保証金の件で行政書士に相談

本郷にある石川ビルの保証金が返ってこない件ですが、エイコーポレーション(不動産会社)の担当者は年明けには再度説明するといっていたのですが、連絡はありません。

言いくるめられて不当な金額を返されても困るので、こちらからの連絡は断つことにしました。そういうわけでまだ1円も返ってきていないわけですが。

A社と交渉しても平行線になると思われるので、行政書士の先生をみつけて相談しました。

いままでの経緯をまとめてみるとA社の主張は「事業用物件だから経年劣化・通常損耗は100%借主負担」ということでした。

Acorp1

Acorp2

しかしながら、判例(大阪高等裁判所 平成18年5月23日判決)によれば、事業用物件だからという理由だけで経年劣化・通常損耗も含めて100%借主に負担させることはできず、借主に全額負わせるには契約書に明確に経年劣化・通常損耗が借主負担であると明記される必要があるとのことでした。

エイコーポレーションとの契約書には明確な記載はありませんでした。

8_1

で、付則がこれ。

Fusoku

これでは通常損耗や経年劣化を乙(借主)に100%負担させるには不十分だそうです。

sun

ここから先は、私の個人的見解です。

法律的には事業用物件だから100%借主負担、住宅は貸主負担、なんていうことはありません。その会社の慣習や何となくオーナーの利益になるように決めているのがこの業界の腐ったところだと思います。

唯一の法的根拠となるのが上記の大阪高裁の判例で、明確な記載がなければ100%借主負担にできないというものですから、「事業用物件は100%借主負担」というのは、オーナーと不動産業者の願望に過ぎないのです。

  • 事業用物件→明確な記載があれば100%借主負担にできる
  • 住宅→明確な記載があっても100%借主負担にできない

しかし、このエイコーポレーションの契約書。何度読んでも「償却費に関わらず乙の費用にて」というのが、良心を感じさせないですね。

退去時の償却費2か月分は、内装工事とは関係なく、オーナーの利益として頂くよ、ということですから。

あと、調べていてわかったことは、敷金と保証金との違い。

敷金は物件に縛られた担保ですが、保証金はテナントがオーナーに強制的に貸し出しさせられている「金銭消費賃貸借」に過ぎないということです。物件に縛られた担保ではなく、ただの金銭消費賃貸借です。

だから、私がエイコーポレーションに「保証金は金銭消費賃貸借だから、速やかに返さないなら契約違反だから利子も含めて払え。(契約期間は無利子だが契約終了後も無利子だという記載はないから、利子もしくは遅延損害金は当然とってもよい)」といったのも筋が通っているなと思う次第です。

それに、この契約書では、保証金の請求権を第三者に譲渡することが禁じられていないことにも気が付きました。これは契約書作成時の大きなミスです。つまり、誰かに売ってしまってもいいわけです。銀行とかに担保として差し入れることもできます。私が交渉しても埒が明かないと思ったら、その専門のプロの人に売ってしまって、その人が取り立てにいくと・・・。おお怖い。

もし、行政書士さんによる交渉がうまくいかなければ、弁護士の先生に利子も含めて内容証明でも書いてもらおうかと思います。

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2019.01.10

初のCosmo-Z Mini Optを出荷

ZYNQと125MHz14bit ADCとDACを搭載し、ADCのうち光ファイバ入力が3chある、光入力型のDAQ装置「Cosmo-Z Mini Opt」を初めて出荷しました。

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光の強度を0~1mWの範囲で0.125μWくらいの精度で測定できます。125MHzで14bitの測定なので、測定値は、ぴたりとは止まりません。

必ずホワイトノイズが乗ることになりますが、そのノイズによる広がり±0.5uWでした。

Noise

また、周波数特性は45MHz程度で3dBダウン。100MHzくらいなら十分に見えているという結果となりました。

Freqspec

125MHzサンプリングのADC/DACなので十分と言えるでしょう。

DACで光変調信号を出しながらADCで受信し、すぐにFPGAで解析するという装置がこれ1台で作れます。

いま、2台目の出荷に向けて組み立てを進めています。

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2019.01.09

AD9717+THS4520で最適なコンデンサの容量は?

前回の実験の続きです。

Analog DevicesのDAC「AD9717」の出力を、Texas Intstuments社の完全差動アンプ「THS4520」で受けています。

TINAでシミュレーションしている等価回路はこんな感じです。

Feedcap

丸で囲んだ並列コンデンサの容量はいくらくらいが適正かということを検証しました。

sun

AD9717を10クロックでトグルして6.25MHzの矩形波を作ります。

まずは、コンデンサの値が1.8pFの場合。

10clk18

次は2.0pFの場合。

10clk20

前回の検証では1.8pFが適切かなと書いたのですが、1.8pFだとリンギングが出ているので、2.0pFか、2.2pFくらいがちょうどよいかと思われます。

このTHS4520の後ろには同軸ケーブルをドライブするための2段目のOPアンプ(THS4041)が控えているのですが、初段のTHS4520のコンデンサの容量でリンギングが変わるのが見えているので、THS4041の問題ではないことがわかります。

また、1クロックごとにHLHLして62.5MHzを作った場合では差がないので、

1clk18

1clk20

この立ち上がり時間はOPアンプのスループットによるものでしょう。

sun

結論を言えば、THS4520の並列コンデンサを減らしてもリンギングが増えるだけで、周波数特性が改善するわけではないことがわかりました。2.0pF~2.2pFくらいが適正な値と思われます。

スループットをさらに高めるには、後段のTHS4041の問題か、AD9717の問題かを切り分ける必要がありそうです。

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2019.01.08

新年初理研

新年初、理化学研究所へ行ってまいりました。

この仕事は何としても完遂したい。

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2019.01.06

Cosmo-Z Miniで周波数スイープして周波数特性を測る

Cosmo-Z Miniには14bit精度で125MHzサンプリングのDACとADCがあります。DACから綺麗な正弦波が出るようになったので、周波数スイープする正弦波を作り、ADCで測ってみました。

最初のターゲットとなったのは、そこらへんに転がっていたセラミック発振子。

下の図のように、Cosmo-Z MiniのDAC出力から同軸ケーブルでつないでセラミック発振子に通し、ADCで受けます。

Freq_inout

正体不明のセラミック発振子で、12.0と書かれています。

Cerlock

DAC出力は0MHz~30MHzまで100kHz刻みで掃引して、そのときに受信できる正弦波のパワーをプロットしました。

原理としては、DDSとCORDIC法で周波数を変えられる正弦波を作ってDACから出力し、それをADCで受けてFFTしてピークのパワーを出すという単純なものです。だから、かなり遅いですが。

sun

まずは、同軸ケーブル直結の場合とセラミック発振子を通した場合で比較してみます。

Cerlock_spec

12MHz付近で共振と反共振が切り替わっているのでしょう。なんとなく正しい感じがします。

村田製作所のWebサイトにある資料を見てみると、共振周波数でインピーダンスが10Ω程度まで低くなるようです。

Cerlock_murata

この測り方だと同軸ケーブル直結のラインに近づくはずなので、正しいのかなと思います。

今回使用したセラミック発振子は形状や値から、おそらく村田製作所のものではなさそうです。スプリアスがたくさん見えています。

sun

次に同じことを水晶振動子でもやってみました。水晶には10pFくらいの適当なコンデンサを入れています。水晶振動子は共振周波数付近でLとしてふるまうので、これで共振回路になるはずです。

Xtal

0~62.5MHzまで10kHz刻みでスイープして測ったところ、10MHz、30MHz、50MHzの3箇所で鋭いピークが得られました。

Xtal_spec

3つのピークが同じくらいのレベルです。これだと10MHzで発振しないかもしれません。スイープする刻みが広すぎたかもしれないので、9.9MHz~10.2MHzを1kHz刻みでスイープしてみました。

すると、

Xtal_spec_detail

10MHz弱のところに-10dBまで伸びる鋭いピークが出ていて、しかもピークは2つあるようです。

DACから綺麗な正弦波が出せるようになったので、ADCと組み合わせて周波数スイープして特性を測る試験ができました。

sun

発振子は結果が予測できるのですが、何か測ってみて面白いものはないかな?

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2019.01.04

AD9717の出力バッファの周波数特性改善

綺麗な正弦波が出せるようになったので、次に、周波数特性の改善を図ります。

周波数特性を下げている原因はOPアンプの性能と、帰還抵抗に並列に入ったコンデンサです。

THS4520を使ったCosmo-Z Miniの本番機を何とか用意し、帰還抵抗の並列コンデンサを1.5pFに交換しました。

そして、AD9717からLFSR(疑似乱数)を出しました。

LFSRの値が2bitや3bit続く部分と1bitで切り替わる部分の振幅を見ると、振幅は出ているので周波数特性は足りていると思われますが、若干、リンギング気味であることがわかります。

Scope_5

最終的な出力ではなく、完全差動アンプの出力を見てもリンギングが出ているので、出力アンプではなく、初段の完全差動アンプの問題なのでしょう。

Scope_7

一方、ゲインを変更せずに499Ω//3pFにしているほうは、高周波でのゲインが不足気味です。

Scope_6

最適な値は1.8pFくらいではないかと思うのですが、手元に1pFのコンデンサしかなく作れないので、今日のところはここまでにしておきます。

最終的に出した綺麗な正弦波は、

Clean_sinwave

です。

やはり振幅が大きいと高調波が-70dBくらいになるので、振幅をめいっぱい出さずに0.5Vくらいにしたところ、高いところまで伸びた周波数特性と、-80dBの歪率を達成できました。

Last_spec

100MHz程度であっても簡単ではないですね。

特性の良いDACやADCを作るのはかなり試行錯誤が必要です。

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