Teledyne e2v的多功能產品EV10AQ190A已被證明是評估視頻圖像系統運行狀況的資料獲取卡的關鍵器件。
“使用單個ADC產品實現多種配置的能力是無價的。” Marc Stackler, Teledyne e2v.
工廠需要有效的方法和流程保證設備不會由於關鍵器件的失效或老化引起性能下降或發生故障，以減降低停工的風險。這樣，工廠可以保持產能最大化，產品品質也得到了保證。過去，人們通常採用所謂的保養制度，定期檢查設備，成本高而且耗時長。
如今我們步入了工業 4.0/IoT時代，關鍵的運行資料更容易被獲取，也出現了能更有效評估複雜系統健康狀況的的方法。機器狀態監測( MCM)的出現為工業生產/製造的公司提供了極大的便利，它可即時提供設備狀態的連續資料流程。通過分析資料流程而不是採用過時的預測估計的方法，用戶能更明智地決定何時何處需進行維護工作。通過 MCM可識別出損耗最嚴重的部分，從而在故障發生之前更換所需的器件。這意味著延長購買的複雜電子系統的壽命，避免計畫外的維修，從而大大減少每天的運行成本，此外也可避免發生由於器件失效導致的員工受傷的事故。在下面的例子裡， MCM的目的是機器視覺系統生產設備的運行驗證。
坐落在臺北的 ZKey科技是一家成功的設計服務公司，專門研發定制的硬體解決方案以滿足不同客戶應用的需要。這些解決方案主要基於高級可程式設計邏輯器件和相關的固件。 2018年中期，一家業內領先的系統整合公司請ZKey開發一個大規模的MCM專案，主要負責所需的資料獲取設備的開發和供貨。
隨著時間的推移，機器視覺系統中的圖像感測器的性能和參數會惡化，影響解析度、對比度和雜訊級別。如果不及時處理，可能會導致產品品質問題（需廢棄整個批次）或嚴重的工作問題，增加停工的成本，甚至危及員工的生命安全。
多通道ADC使工業4.0的機器狀態監測成為可能 2020年4月
ZKey負責的專案需採集和編譯與機器視覺系統的圖像感測器相關的串列數位介面 (SDI)信號。通過對比這些資料和預期的參數，找出異常的值，從而確定系統的健康狀況。
類比信號的採集由ZKey工程部定制的資料獲取板處理。這些板子上的高取樣速率資料轉換IC將接收到的資料轉換為數位流，然後進行深入的分析。考慮到產品使用的工業環境，資料獲取板（包括其電子元器件）可能長時間處於震動和極端溫度的環境中，因此必須保證足夠的可靠性。在仔細評估了多個供應商的模數轉換器 (ADC)產品之後，ZKey決定在其MCM資料獲取板的核心部分使用Teledyne e2v的EV10AQ190A 5GHz取樣速率的器件。
2019年春天，Teledyne e2v開始參與這個項目的研發。首先臺灣地區的代理商和客戶進行了初步的交流，然後由技術人員直接溝通。Teledyne e2v從公司建立至今已有70年，積累了工業傳感和監控(IS&M)領域的豐富經驗。它引入最前沿的技術（包括器件和子系統層面），
在全球無數的IS&M應用中扮演著重要的角色，其產品 EV10AQ190A ADC受到了廣泛的歡迎。這個產品為測試設備和儀器高度優化，擁有10位四通道的高性能和業內領先的信號完整度，在全速運行時的無雜散動態範圍 (SFDR)高達68dBc，位元錯誤率（BER)僅有1x10-16。即使在四通道模式下，其信噪比（SNR）依然可達到 53dB，通道隔離度超過60dB，確保串擾不會降低採集的資料的品質。
圖 1: Teledyne e2v的EV10AQ190A ADC
EV10AQ190A ADC支持四通道分別工作在1.25 Gsps取樣速率。利用 SPI介面配置和內置的交叉點開關，可交織實現雙通道2.5Gsps取樣速率或單通道5Gsps取樣速率。ZKey的板子使用這個器件把接收的資料轉換成數位信號。每塊板子的ADC都和對應的FPGA連接，以進行初始的資料處理。板子上使用的高端FPGA包含700,000個邏輯單元，10M位元組的嵌入式RAM和豐富的數位信號處理(DSP)資源。
MCM的運行驗證測試是連續運行的，需保證資料獲取卡可長時間可靠地運行。EV10AQ190A擁有業內領先的平均故障間隔時間( MTBF)，保證ZKey的產品長期穩定地運行。另外，這款器件的最高工作溫度高達 110℃，適合各種嚴苛的工業環境。
圖 2: MCM採集板系統框圖
多通道ADC使工業4.0的機器狀態監測成為可能 2020年4月
ZKey的工程團隊也考察了其他類比/混合信號IC供應商的方案，他們認為 EV10AQ190A是適合這個設計的最優秀的產品。其中一個重要的優點是，可通過 ADC內部集成的交叉點開關，動態切換使用的通道數。
除了減少板子尺寸和降低材料成本， EV10AQ190A的
靈活性（同一種設計可適用多種不同的產品）可為客戶帶來極大的便利。ZKey的工程師使用EV10AQ190開發的產品可滿足不同客戶的不同需求，能使用相同的採集卡系統 IC，直接從單通道切換到四通道工作。ZKey的首席架構師Kevin Chiang說：“這個特性使我們可以在低速四通道和高速單通道兩種模式之間切換。這樣，我們可以適應不同的性能需要，無需修改系統本身的基本設計。”
因此，這個專案的開發流程被顯著縮短，邏輯設計也被大大簡化。同時，ZKey的採集設備是面向未來設計的，有充分的餘地適應未來新應用的需求。“單個 ADC支援不同配置的特點對ZKey和其他的客戶來說是無價的，”Teledyne e2v的亞太區銷售和應用工程師Marc Stackler說。“一個子系統可相容多個通道的需求，從而降低硬體複雜度，並使設計可以重用。”
ZKey的系統集成客戶已下了大量的訂單，大約每年2000塊資料獲取板。另外，他們也發現這種資料獲取板的衍生產品在其他領域的機會。除了 EV10AQ190, Teledyne e2v還看到在工業、電信、飛行電子、宇航和國防領域對其新發佈的 EV12AQ60x ADC系列的需求。這些器件和 EV10AQ190功能類似，但擁有12位的解析度和更小的封裝尺寸(由於使用了串列 I/O)。它們支援單通道 6.4Gsps、雙通道3.2Gsps和四通道1.6Gsps的取樣速率。
瞭解Teledyne e2v如何幫助您的IS&M項目，請訪問 :
https://www.teledyne-e2v.com/contact-us/
