ピークに合わせたサンプリング

唐突ですが、こういう波形があります。

50ns(=20MHz)の繰り返し周波数で出ている鋭いパルスなのですが、この毎回毎回のピークの高さを測りたいというご要望がありました。

波形の計測には、ZYNQ搭載の高速ADCボード「Cosmo-Z」を使うわけなのですが、Cosmo-ZのADCは最高でも125MHzですから、サンプリング周期は8nsです。波形全体をキャプチャして、後からピークを出すというわけにはいきません。

そこで考えたのが、ADCのサンプリング自体は80MHzくらいで行うものの、ピークの位置にぴったりと合わせてサンプリングすればいいのではないかということでした。80MHzのADCであっても、サンプリングの開いている時間はごく短い(≒1ns)なので、タイミングを合わせこめばできるはずです。

実際ににやってみました。

まず、20MHzの繰り返し波形を、サンプリングポイントをずらしながらピークを見つけます。

その様子をご覧ください。

上のアニメーションは、この波形のサンプリングポイントを720psずつずらして取ったようすです。にゅーっと動くのがわかると思います。

実際には18psくらいのステップで動かして、最大値が出るピークを探します。見つかったピークの位置にぴたりとサンプリングポイントが合ったときのようすです。

そして、4:1にデシメーションを行います。

これで、ピークの位置ばかりがサンプリングできるようになりました。

実際には、4:1にデシメーションする際に3つを全部捨てるのではなく、ピーク系列とボトム系列で2つの信号を出力するようにしています。

高速ADCボード「Cosmo-Z」はFPGAで処理しているので、こういうこともできるという例でした。