การ teardown อย่างละเอียดของ modulation generator Rohde & Schwarz AMIQ ได้ดึงดูดความสนใจจากผู้ที่ชื่นชอบอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกร กระตุ้นให้เกิดการอภิปรายที่น่าสนใจเกี่ยวกับการออกแบบ analog circuit หลักการ translinear และวิวัฒนาการของเทคโนโลยีการแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นแอนะล็อก AMIQ เป็นอุปกรณ์ทดสอบเฉพาะทางที่ใช้หลักในอุตสาหกรรมโทรคมนาคม เพื่อสร้างสัญญาณมอดูเลตที่ซับซ้อนสำหรับทดสอบอุปกรณ์สื่อสารเช่น Bluetooth transceivers และอุปกรณ์เซลลูลาร์
ข้อมูลจำเพาะหลักของ AMIQ :
- อินเทอร์เฟซดิจิทัล LVDS จำนวน 2 ตัว
- อินเทอร์เฟซ DAC แบบขนาน 12 บิต
- ความสามารถในการทำ I/Q Modulator
- เอาต์พุต PLL LO จำนวน 4 ตัว
- รองรับการปรับแต่งแบนด์วิดท์สูง
- ใช้ซอฟต์แวร์ NaroQGe สำหรับการควบคุม
การออกแบบ Translinear Circuit กลายเป็นจุดสนใจหลัก
การ teardown เผยให้เห็น analog multiplier circuits ที่ซับซ้อนซึ่งอิงตามหลักการออกแบบ translinear ซึ่งกลายเป็นจุดสนใจหลักของการอภิปรายในชุมชน circuits เหล่านี้ซึ่งบุกเบิกโดย analog designer ในตำนานอย่าง Barrie Gilbert ที่ Analog Devices ใช้ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างกระแสและแรงดันของทรานซิสเตอร์เพื่อทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนในโดเมนแอนะล็อก ชุมชนได้เน้นย้ำถึงผลงานที่ก้าวล้ำของ Gilbert ทั้งที่ Tektronix และ Analog Devices ซึ่งเขาได้พัฒนาเทคนิคที่กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบ RF และ analog circuit สมัยใหม่
หมายเหตุ: Translinear circuits ใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์แบบเลขชี้กำลังระหว่างแรงดัน base-emitter ของทรานซิสเตอร์และกระแส collector เพื่อสร้างฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำโดยใช้ชิ้นส่วนแอนะล็อก
 |
|---|
| แผนผังบล็อกที่แสดงสถาปัตยกรรมการประมวลผลสัญญาณของระบบ AMIQ โดยเน้นส่วนประกอบหลักสำหรับการอภิปรายการออกแบบแอนะล็อก |
DAC ของผู้บริโภคสมัยใหม่ท้าทายอุปกรณ์ระดับมืออาชีพ
การเปรียบเทียบที่น่าสนใจเกิดขึ้นระหว่าง DAC 14-bit ของ AMIQ กับอุปกรณ์เสียงสำหรับผู้บริโภคสมัยใหม่ สมาชิกในชุมชนสังเกตว่า USB DACs ในปัจจุบันที่จำหน่ายสำหรับเสียงระดับไฮเอนด์สามารถบรรลุความละเอียด 32-bit ที่แบนด์วิดท์ 192kHz ในราคาต่ำกว่า 200 ดอลลาร์สหรัฐ ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับ dynamic range และการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ แม้ว่า consumer audio DACs จะอ้างสเปคที่น่าประทับใจเช่น dynamic range 130dB แต่การอภิปรายเผยให้เห็นว่าประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงมักจะต่ำกว่าขีดจำกัดเชิงทฤษฎีเนื่องจากข้อจำกัดของ analog circuit
การเปรียบเทียบนี้เน้นให้เห็นว่าการใช้งานที่แตกต่างกันให้ความสำคัญกับแง่มุมที่แตกต่างกันของประสิทธิภาพ DAC - อุปกรณ์ทดสอบระดับมืออาชีพเช่น AMIQ มุ่งเน้นไปที่ความแม่นยำและเสถียรภาพในช่วงความถี่กว้าง ในขณะที่อุปกรณ์เสียงสำหรับผู้บริโภคปรับให้เหมาะสมสำหรับแบนด์ความถี่เฉพาะและสเปคการตลาด
การเปรียบเทียบ Consumer DAC:
- USB DACs สมัยใหม่: 32-bit, แบนด์วิธ 192kHz, ราคาต่ำกว่า $200 USD
- AMIQ: DAC 14-bit, ความแม่นยำระดับมืออาชีพ
- การอ้างสิทธิ์ของผู้บริโภค: Dynamic range สูงถึง 130dB
- ความแตกต่างหลัก: อุปกรณ์มืออาชีพให้ความสำคัญกับความแม่นยำและเสถียรภาพมากกว่าความลึกของ bit ที่เป็นตัวเลข
 |
|---|
| แผนภาพบล็อกพื้นฐานของ DDS ที่แสดงการไหลของสัญญาณในการแปลงสัญญาณจากดิจิทัลเป็นแอนะล็อก เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบ DAC |
สถาปัตยกรรมวินเทจผสานกับความต้องการสมัยใหม่
การ teardown เผยให้เห็นตัวเลือกทางสถาปัตยกรรมที่น่าสนใจ: AMIQ ใช้เมนบอร์ด PC มาตรฐานพร้อมการเชื่อมต่อ ISA bus เพื่อสื่อสารกับฮาร์ดแวร์สร้างสัญญาณเฉพาะทาง การตัดสินใจออกแบบนี้แม้ว่าจะดูล้าสมัย แต่จริงๆ แล้วให้ข้อได้เปรียบหลายประการรวมถึงการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ง่ายขึ้น การออกแบบฮาร์ดแวร์แบบโมดูลาร์ และการผลิตที่คุ้มค่า การอภิปรายในชุมชนเผยให้เห็นว่าแนวทางนี้ยังคงใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์ทดสอบสมัยใหม่ แม้ว่าการออกแบบใหม่ๆ จะใช้ PCIe interfaces โดยทั่วไป
มันช่วยลดความซับซ้อนของการออกแบบ GUI อย่างมากโดยใช้เครื่องมือมาตรฐานและแยกความซับซ้อนไว้ในบอร์ดภายนอก
สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์:
- เมนบอร์ด PC มาตรฐานที่มี ISA bus
- PCB แยกต่างหากสำหรับการสร้างสัญญาณ
- SDRAM สำหรับจัดเก็บรูปคลื่น
- ชิปลอจิกซีรีส์ 74 สำหรับการกำหนดเส้นทางสัญญาณ
- การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่แยก GUI ออกจากฮาร์ดแวร์แบบเรียลไทม์
 |
|---|
| ภาพระยะใกล้ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ใช้ใน AMIQ แสดงการใช้ส่วนประกอบมาตรฐานในสถาปัตยกรรมการออกแบบ |
ความเป็นจริงของตลาดสำหรับอุปกรณ์ทดสอบเฉพาะทาง
การอภิปรายยังได้สัมผัสถึงแง่มุมปฏิบัติของการได้มาซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าว เครื่องมือทดสอบระดับมืออาชีพเช่น AMIQ โดยทั่วไปมีราคาหลายหมื่นดอลลาร์เมื่อซื้อใหม่ แต่สามารถหาได้ในการประมูลอุปกรณ์เหลือใช้ของมหาวิทยาลัยและไซต์จำหน่ายอุปกรณ์ในราคาที่ต่ำกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ผู้ซื้อต้องเผชิญกับความเสี่ยงที่สำคัญ เนื่องจากเครื่องมือที่ซับซ้อนเหล่านี้มักจะต้องการงานซ่อมแซมอย่างกว้างขวางและความรู้เฉพาะทางในการคืนสภาพให้ทำงานได้
การสนทนาเผยให้เห็นว่าแม้อุปกรณ์ Rohde & Schwarz จะถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซลลูลาร์ แต่จำนวนวิศวกรที่ทำงานกับ modulation generators เฉพาะทางเหล่านี้ในชีวิตประจำวันยังคงค่อนข้างน้อย เน้นให้เห็นลักษณะเฉพาะกลุ่มของอุปกรณ์ทดสอบที่ซับซ้อนนี้
การ teardown นี้แสดงให้เห็นว่าแม้แต่อุปกรณ์ระดับมืออาชีพที่เก่ากว่าก็ยังรวมหลักการออกแบบแอนะล็อกขั้นสูงที่ยังคงมีอิทธิพลต่อการออกแบบ circuit สมัยใหม่ ในขณะเดียวกันก็แสดงให้เห็นว่าการทำให้ DAC ประสิทธิภาพสูงเข้าถึงได้ง่ายขึ้นทำให้สเปคที่น่าประทับใจพร้อมใช้งานในตลาดผู้บริโภคในราคาที่ไม่เคยมีมาก่อน
อ้างอิง: Rohde & Schwarz AMIQ Modulation Generator - Teardown and Analog Deep Dive