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PerformanceTest

CLIOのデジタル制御システムに関わる回路類の性能評価とデータの蓄積方法を、試行しながら考える。 評価方法については、2010年6月中にだいたいの評価方法の目処をつけ、7月中に評価を行うことを目標とする。 （担当：大石、斉藤、supervisor：宮川、辰巳ほか）参考： 2．辰巳からの要望　の3

CLIO Digital

• CLIOのアナログ-デジタル間は、とりあえず以下のように構成されている。

近日中に、以下のように変更予定。

• （white/dewhite filterは雑音レベルを気にするときのみ使用。）
  2010年5月現在、CLIOでは、AA, DD, DRの3種類の回路を試作済 (タスクリスト参照)。
  今後、CLIOの感度を出していくための基礎データとして、これらの構成要素の特性を調べ、記録していく。

• アナログ回路の特性（伝達関数、雑音レベル）の測定には、スペアナを、

• デジタル回路の特性（伝達関数、雑音レベルなど）の測定には、diaguuiを用いる。Diagguiのつかいかた
  

  また、CLIO内は特に電源60Hzの振幅が大きく、これがdynamic rangeを制限する可能性がある。
  2010年6月にLCGT予算が一部つくことになった。本試験は、上記目的のほか、 LCGT用のDigital system仕様書策定のためにも行っていく。

ADCの評価

• ADC(Analog-to-Digital Converter)は、アナログ信号をデジタルに変換するもので、general standards社のPMC66-16AI64SSA-64-50MHz-MEM(16bit, 64 single channel(=32 differential input), +/-10V(40Vp-p for differential) )を用いている。
  

ADCの評価は、入力信号に対する応答、雑音レベルの2つの観点から行う。

calibration

デジタル信号の1LSB(Least Significant Bit)は、rangeをビット数で割ったものになり、

•   1LSB=20V/16bit=20/65536=0.305mV

入力においてこれより小さな値を識別することはできない（ただし、digital内部での処理は32bitで行われる）。

• ADCのchannel 5-8において、入力信号が、Digital内部での値と整合するかのチェックを行った。 AgilentのFunction Generatorから、+/-0.5Vの矩形波を入力し、振幅のカウント数が整合しているか測定した。 基準値は

   1V/1LSB=3276.8

  で、誤差を%で併記した。

• これらの振幅とオフセットは入力の信号によって若干変化する。
  測定結果をふまえて、較正値の誤差範囲を1%以内と定める。これより誤差の大きなチャンネルがあれば使用を避ける。

ADCの雑音スペクトル測定

• まずADCの雑音を測定する。入力の差動入力をshortして、diagguiで測定した。input_shorted_ADC_powerspec_ch5_8.pdf

DACの評価

• ADC同様、デジタル入力からアナログ出力への較正と、雑音を評価する。

calibration

DACの雑音スペクトル測定

• HP3562Aをもちいて、DACの雑音スペクトルを測定する。設定は、POWER SPECモード、入力coupling AC、linear specで、Hanning window、Avg:10(stable mean)、周波数は100Hz(LF)と100kHz(HF)で測定した。表示はrms V/sqrt(Hz)。 入力状態を3種類変えて、DRの出力スペクトルを測定した。
  

• AI(SN006)の入力をshortして、出力をDR(SN002)に接続し、その出力をみる。

Differential Driverの評価

• DDを入れる主目的は、60Hzなどの雑音の除去である。 各チャンネルが大きな問題なく動いているかどうかを確認するために、Hewlett Packardの3562Aを用いて、伝達関数の測定を行った。出力側はSR560で取った。位相の反転は要確認。

スペアナからのデータの取り出しについては、こちらを参照。

60Hzの除去性能

AntiAliasing(=AntiImaging)Filterの測定

AntiAliasingFilterは、高周波の映り込みを避けるためのもので、AntiImaging filterと同じである。 現在Differential Driverと同じ基盤を使っているので、基盤番号はDDと同じになる。 よって、SNは005, 006としておく。伝達関数の測定は、HP3562Aを用いて行った。 今回は、65kHz付近の周波数分解能は600Hzほどで測定を行っているので、gain@65535Hzは、実際には65501Hzの値を読んでいる。 notch周波数の精度もその程度である。

Differential Receiverの測定

DRの各チャンネルが大きな問題なく動いているかどうかを確認するために、Hewlett Packardの3562Aを用いて、伝達関数の測定を行った。
SN001のch2は、抵抗が一本抜けていたため、当初ゲインが半分であった。

システム評価

遅延時間の測定

カップリング測定

カップリングの測定は、ADC/DACでまず行う。