이 백서는 Moku:Pro의 다중 기구 모드를 활용하는 다중 진동수 락인 증폭기에 대한 개요를 제공합니다.
Moku:Pro는 단일 FPGA 기반 하드웨어 플랫폼에서 여러 기구를 실행할 수 있는 IoC(Instrument-on-Chip) 테스트 시스템입니다. 이제 다중 기구 모드를 사용하면 전통적으로 별도의 하드웨어 상자 또는 모듈로 구성된 테스트 장비의 전체 시스템을 단일 Moku:Pro에서 실현할 수 있습니다. FPGA의 동적 재구성을 활용하면 사용자는 시스템의 나머지 기구에 영향을 주지 않고 독립적으로 기구를 핫스왑할 수 있습니다. 또한 기구는 서로 연결될 수 있으며 신호는 FPGA를 벗어나지 않고도 완전히 디지털 도메인에서 기구끼리 전달됩니다. 이를 통해 일반적으로 별도의 하드웨어 모듈이나 박스에서 아날로그-디지털 또는 디지털-아날로그 변환으로 인해 발생하는 SNR 저하 없이 초저지연으로 높은 데이터 속도를 실현할 수 있습니다.
다중 기구 모드는 이제 다중 진동수 및 다중 고조파 복조 기능을 제공하도록 구성할 수 있는 락인 증폭기를 포함하여 기존 Moku:Pro 장비의 다양성을 확장합니다.
다중 기구 모드 아키텍처
그림 1: Moku:Pro의 다중 기구 모드 사용자 인터페이스 – 4개 슬롯 모두 비어 있음
그림 1은 다중 기구 시스템 구축의 시작점을 보여줍니다. Moku:Pro의 FPGA는 4개의 계측기 "슬롯"으로 나뉩니다. 각 슬롯은 UltraScale+ FPGA 내의 세그먼트를 나타내며 Moku:Pro의 아날로그 입력 및 출력에 액세스할 수 있습니다. 신호는 디지털 영역에서 FPGA를 벗어나지 않고도 계측기 간에 전달될 수 있으므로 결정론적인 나노초 수준의 대기 시간으로 손실이 없습니다. "동기화" 버튼을 한 번 탭하면 4개 슬롯 모두 위상 동기화될 수 있습니다. 사용자는 Moku:Pro의 개별 장비를 이 슬롯에 유연하게 배치할 수 있습니다. 예를 들어 스펙트럼 분석기, 오실로스코프 및 PID 컨트롤러를 동시에 배포할 수 있습니다.
다중 오실레이터, 다중 하모닉스: 다중 기구 모드에서의 락인 증폭기 사용
락인 증폭기는 필터링하기 전에 입력 신호를 알려진 안정적인 로컬 오실레이터와 혼합하여 잡음이 많은 배경에서 단일 진동수 컴포넌트의 진폭과 위상을 추출합니다. 일부 응용 분야에서는 사용자가 단일 오실레이터의 하모닉스 또는 임의 진동수의 다중 오실레이터에서 동시에 여러 주파수의 진폭 및 위상 정보가 필요합니다. 이를 위해서는 추가 하드웨어, 신호 분배기 또는 다중 락인 증폭기가 필요한 경우가 많습니다.
다중 기구 모드를 사용하면 이제 사용자는 기구 슬롯에 최대 4개의 락인 증폭기를 유연하게 배치할 수 있습니다. 이를 통해 여러 하드웨어 장치가 필요하지 않으며 복잡한 실험실 설정이 단순화되어 비용과 구성 시간이 절감됩니다. 각 락인 증폭기는 자체 로컬 오실레이터로 독립적으로 구성할 수 있으므로 사용자는 기본 및 3개 고조파 등을 포함하여 임의 주파수의 4개 신호를 복조할 수 있습니다. Moku:Pro는 최대 600MHz의 １２０dB의 다이나믹 레인지 및 뛰어난 성능 혼합 ADC 노이즈치를 처리할 수 있습니다.
각 락인 증폭기는 Moku:Pro의 다른 장비에도 연결할 수 있어 사전 또는 사후 신호 조절, 데이터 시각화 및 데이터 로깅이 가능합니다.
그림 2는 세 개의 락인 증폭기와 하나의 오실로스코프가 포함된 다중 기구 모드 구성을 보여줍니다.
그림 2: 3개의 오실로스코프를 갖춘 1개의 락인 증폭기 구성
입력 1의 ADC는 복조를 위해 슬롯 1, 2, 3에 공급되도록 구성됩니다. 각 잠금 슬롯의 로컬 오실레이터는 변조 진동수의 기본 또는 특정 고조파로 설정됩니다. 그런 다음 이러한 로컬 오실레이터는 다중 락인 증폭기 애플리케이션의 중요한 기능인 "동기화" 버튼과 위상이 동기화됩니다. 그런 다음 복조된 신호는 DAC 1, 2, 3을 통해 아날로그 출력으로 전송됩니다. 동시에 슬롯 4의 오실로스코프는 잠금 1과 잠금 2의 신호를 관찰하도록 구성됩니다. 신호 라우팅은 다음과 같습니다. 매우 유연함; 모든 슬롯은 모든 입력 및 출력에 액세스할 수 있으며 인접 슬롯이나 인접하지 않은 슬롯에 신호를 보내기 위해 신호 버스에 고속 디지털 신호를 공유할 수 있습니다. FPGA의 동적 재구성을 활용하면 오실로스코프가 스펙트럼 분석기로 원활하게 교체되는 동안 슬롯 1, 2, 3의 락 기능은 계속 작동할 수 있습니다. 이를 통해 락인 증폭기를 방해하지 않고 진동수 컴포넌트를 관찰할 수 있습니다.
PID 컨트롤러, 필터, 신호 생성기 등을 락인하면서 검증, 분석 및 추가 신호 처리를 동시에 수행할 수 있습니다.
결론
Moku:Pro의 디지털 락인 증폭기는 600dB 이상의 동적 예비력으로 DC에서 120MHz까지 이중 위상 복조(XY/Rθ)를 지원합니다. 혼합형 ADC 기술은 음향부터 RF까지 전체 스펙트럼에 걸쳐 일관되게 낮은 노이즈를 보장합니다. 다중 기구 모드는 다중 고조파 또는 진동수 복조 기능을 추가하는 등 완전히 사용자 정의 가능한 방식으로 이러한 기능을 확장할 수 있는 유연성을 제공합니다. 이러한 장점이 결합되어 Moku:Pro는 폐쇄 루프 제어 시스템을 설계하고 정교한 테스트 및 측정 시나리오를 구현하기 위한 강력하고 유연한 도구입니다.
다중 기구 모드에 대하여 더욱 자세히 알아보십시오.
귀하의 용례를 저희와 논의하고싶으시다면 문의주시기 바랍니다.
질문이 있으시거나 인쇄가능 버전을 필요로 하십니까?
support@liquidinstruments.com로 문의 부탁드립니다.
