物理の実験・計測に FPGA を導入しませんか？私たち特殊電子回路株式会社がお手伝い致しますコスモゼット 80 125MHz/12 16bit/8 32ch FPGA＆Linux＆高速ADCボード高速多くの研究室では光電子増倍管やフォ研究室では光電子増倍管やフォトダイオード、トダイオードその他のセンサで計測した信号をNIM/CAMAC/VMEのラックマウント型のシステムや、オシロスコープ/ディジタイザなどの汎用計測器を使ってパソコンに取り込み、学生の開発したプログラムや LabView等で処理していると思われます。しかし、チャネル数を増やすには数十万円∼百万円の費用がかかり場所的にも費用的にも負担が大きくなり、場所的にも費用的にも負担が大きくなり配線の量も膨配線の量かかり、大になります。 FPGAを使って実験・計測の方法を改善してみませんか？私たち特殊電子回路㈱が皆様の実験のFPGA化をサポートいたします。従来の実験・測定方法 Excel TeX その他光電子増倍管フォトダイオードなど NIM/CAMAC やオシロスコープ・ディジタイザなどの汎用計測システムパソコンにデータを取り込む院生などが組んだプログラムでデータを処理人の手によってデータ解析 FPGA の導入によってこう変わります FPGA化された測定方法同軸ケーブルで直接接続光電子増倍管フォトダイオードなど Web でのアクセスス弊社製品 Cosmo-Z Xilinx の最新 FPGA、高速 ADC そして、Linux サーバ搭載プリアンプなどのアナログ系も搭載しており、これ 1 台で OK 研究室で開発したプログラムを入れておくことも可能自動的・自律的に計測・処理・表示が可能自動的自律的に計測自律的に計測・処理・表示が可能 Cosmo-Z(コスモゼット)は、高速ADCと、FPGAと、データ処理用のLinux PCを1ボードに納めた新しいタイプの計測ボードです。最大32ch 125MHzで計測ができ、計測したデータはボード上のFPGAで処理できるので、パソコンを使うよりもずっと高速でコンパクトなシステムになります。Cosmo-Z上ではLinuxとWebサーバが動作するので、今までの研究室のソフトウェア資産が活かせます。つまり、センサとCosmo-Zをケーブルでつなぐだけで、Webベースの計測システムが出来上がるので、非常に簡単です。 FPGAやファームウェアは弊社で作った汎用的な計測器としてのプログラムが入っていますが、ソースコードを公開しているので、貴研究室での研究に合わせて自由に改良していただくこともできます。もちろん、実験の概要をお教えいただければ、弊社でFPGAやファームウェアを設計することも承ります。直径90mmのパイプに125MHzのADCが32ch入る実は当社代表の内藤は応用物理学科の出身で、16年ほど前、大学と大学院で核物理や原子力、半導体レーザなどを学んできたのですが、修士課程で与えられた2年間の大半を、実験装置を作ることに費やしてしまい、満足な研究成果を出すことができませんでした。そのときからNIM/ CAMACのシステムやロックインアンプを高速ADCとFPGAを使って置き換えたいという夢を持っていました。大学院を卒業した私は、民間企業を経て独立、起業し、FPGAの回路設計などの仕事を受託してきました。そのような日常を送っていたのですが、数年前にある研究所からミューオンを検出するための回路をFPGAで作ってほしいという依頼を受けたのです。要求された仕様は、チャネル数が多いことと、サイズが小さいこと。なんと、地面に掘った深い孔の中に埋めて、地中深くでミューオンを検出するので、「直径90mmのパイプ内に32個のADCを入れる」というとんでもない高密度な仕様でした。当然、周囲には商用電源などなく、人もいません。低消費電力であることはもちろん、遠隔操作や遠隔モニタリングも必要でした。当然ながら、既存の製品にはそのようなものはありませんので、当社でゼロから開発することになったのです。試作を重ねて、ついに直径90mm のパイプ内に入れらる8chのAD変換＆データ収集計測装置が完成しました。それがCosmo-Zです。 Cosmo-Z 主な 3 つの特徴その 1：Xilinx の ZYNQ シリーズ FPGA を搭載 FPGAというのは、プログラム可能なデジタル回路ICで、データを高速かつ並列に処理することが可能です。本装置に搭載しているものは300万ゲート程度の規模を持ったものであるため、どんなに複雑な処理を組み込んでも溢れることはありません。ボード上には1GBのDDR3メモリも搭載しているので、計測したデータを大量に蓄えることができるので高速な信号やレートの高い放射線のパルスでも溢れません。概ね100万イベント/秒程度なら大丈夫です。その 2：アナログ系も搭載されているため、接続が簡単最新FPGAとオンボードの1GBメモリ Cosmo-Zには、LPFやプリアンプといったアナログ系も搭載されています。そのため、光電子増倍管やフォトダイオードをはじめ、イオントラップの電極や半導体検出器などさまざまなセンサを直接つなぐことが可能です。汎用の広帯域プリアンプを別途用意する必要がないので、ケーブルの配線がすっきりします。その 3：Linux サーバ搭載で計測・処理されたデータは Web から閲覧可能ギガビットイーサをつなげば、内部のLinuxサーバで処理された計測データをLAN経由で閲覧可能です。研究室で作った解析プログラムを入れて、処理をした後のデータをWeb経由で見ることもできますし、PCに取り込んで解析することも可能です。ボード上の様々な機能と構成その他にもサイズが非常にコンパクト(専用ケースに入れても 100mm× 100mm× 190mm）で、消費電力も少なく、Power Over Etherからの給電やACアダプタで動作可能なので、持ち運 Cosmo-Zとプラスチックシンチレータと光電子増倍管を組み合わせたポータブル計測器びにも便利です。 FPGAは専門ではないから設計するのは難しいと感じる方がいらっしゃるかもしれません。そのような場合は弊社にご依頼ください。お客様の研究内容を理解したうえで、ご研究内容に合わせたFPGAの設計を行わせていただきますよくある質問とその答え Cosmo-Z 全般について Q Cosmo-Z とは具体的にどんな製品ですか。 ADコンバータが搭載されたFPGAボードです。NIM/CAMACや汎用のADボードとパソコンを組み合わせて行っていた計測システムがこの小さな装置1つで可能になります。計測したデータはFPGAで超高速に処理され、装置内のLinuxで加工されます。非常に多数のアナログ入力チャネルを兼ね備えているのが特徴です。 A 最高で何チャネルまで増やせますか？ Q 1台で32ch構成まで拡張でき、さらに何台も並べて並列動作させることで256chといった構成も実現可能です。 A FPGAやソフトウェアのソースコードは公開しているので、貴研究室で自由にカスタマイズできます。もちろん、弊社にご依頼いただくこともできます。 A 使用実績はどれくらいありますか？今年の春から販売を開始し、現在19台ほど出荷しています。火山や断層を見るミューオグラフィーをはじめとし、放射線関係や海洋の探査、電子スピン相関など様々な研究に応用されようとしています。出荷して間もないため、当装置を使った成果が発表されてはいる例はまだありません。来年春ごろから実績ができてくると思われます。 Q カスタマイズは可能ですか？ Q A 汎用の計測器と比べた時のメリットは何ですか？オシロやディジタイザなど、汎用の計測器で取り込んだデータを PCで処理した場合、取り込みで数十μ秒以上の遅延がかかるため、リアルタイムに処理してフィードバックすることができません。それに対して、専用装置だとFPGAの中でADC→波形処理→DAC のループが完結するため、汎用計測器とPCを使う場合に比べて 1000分の1以下の短い時間で対象物の制御が可能です。例えば、電子スピンの実験で計測したデータに対してFPGA内で膨大な行列計算を施して統計処理し、その結果を元にDACから制御信号を出力して電子スピン系を制御するということが計画されています。いわば、FPGAの中に作り込んだ数百個の演算回路がアクセラレータとして動作するのです。 A 納期を教えて下さい。 Q 約3週間です。 Q Q A 本体以外のオプションや支払い方法は？専用のアクリルケースやヒートシンクがあります。また、FPGAの設計データとして、ハードウェアFFTやハードウェアMCAなどのオプションがあります。大学や公的機関からの注文であれば、掛け売りで承ります。 A Q 実際の計測事例はありますか？手前味噌ですが、先日、Cosmo-Zを持って都営地下鉄大江戸線を一周し、大深度地下でのミューオン量を測定してきました。正確に検討していないので怪しい結果ですが、地面の厚さとミューオン数の相関が見えているようです。 A Cosmo-Z の電気的特性について Q 分解能や速度を上げられますか？ Q 14bit,16bit化ができ、250MHz版もご用意できます。 A Q DACはありますか？ 2015年中に開発し、拡張ボードとして提供します。 A A 特殊電子回路株式会社について Q 特殊電子回路とはどんな会社なのですか？ Q 物理実験や計測のための電子回路を設計する会社です。研究室や研究機関からの委託によって、研究に必要な特注品の回路を設計しています。「当社の回路がないと研究できない！」といったコアな部分を担当しています。他社と異なる最も大きな点は、お客さまの研究内容を理解して本当に必要な計測装置の構成を考えて設計できることです。研究者の方々が、電子回路の知識に時間を取られることなく研究に時間を費やして専念していただけるよう、我々特殊電子回路にお任せください。 A その他には、どういった製品がありますか？計測関連機器では18bit精度20chの超高精度マルチチャネルデータロガー「AD360」や、18bit精密AD変換ボードなどを扱っています。他にもXILINXやルネサスの各種FPGAを使用した評価ボード、FPGAや基板のデバッグを行うためのソフト「MITOUJTAG」などがあります。また、弊社では大学や研究機関、企業からの委託による回路設計の受託開発を行っております。開発実績としては以下が挙げられます。潜水艦用データロガー/宇宙線検出用A/D変換装置/ 国産飛行機用フライトレコーダのためのIPコア/ テレスコープアレイ実験におけるファームウェア開発 etc... A Cosmo-Z 仕様表デジタル部および基板全体アナログ部 12bit 125MHz ADC8ch AD コンバータシングルエンド信号を 106 本 ( 内 LVDS48 組 ) 拡張コネクタ (12bit80MHz、12bit105MHz も選択可 ) 最大 32ch まで拡張可能入力フルスケール入力フィルタ 2 次 LPF fc=5MHz DDR3 SDRAM、1GByte、666MHz ギガビットトランシーバ XLINX GTX ポート 2 組 (6.0Gbps) 通信機能・ギガビットイーサ・PCI Express Gen2 x1 ・USB3.0 ±0.3LSB 起動方法 SD カードからの起動 -70dB 以下 (typ) デバッグ方法オンボード USB-UART と USB-JTAG を搭載入力変換ノイズ 0.05mVpp INL( 積分直線誤差 ) ±1.6LSB DNL( 微分直線誤差 ) 歪率メインメモリ ±0.1V または ±1V 電源 5V 単一電源または PoE で動作基板サイズ 88mm ×175mm 定格消費電力約 7W < 応用例 > ・放射線：フォトマルとつないで放射線のスペクトルをリアルタイムに観測・レーザ：パルスレーザの繰り返し波形をリアルタイムにデータ処理・他にも：電子スピン相関、プラズマ、フェーズドアレイレーダーなどの高速多チャネルデータ処理詳しい情報は HP にてご覧下さい。 http://www.tokudenkairo.co.jp/cosmoz/ QR コードからもアクセス頂けます。特殊電子回路株式会社　取引先一覧(敬称略) 高エネルギー加速器研究機構自然科学研究機構核融合科学研究所自然科学研究機構国立天文台 ( 独 ) 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 ( 独 ) 海洋研究開発機構 ( 独 ) 産業技術総合研究所 ( 地独 ) 東京都立産業技術研究センター ( 独 ) 日本原子力研究開発機構 ( 地独 ) 北海道立総合研究機構 ( 独 ) 理化学研究所 ( 財 ) 京都高度技術研究所 ( 財 ) 雑賀技術研究所 ( 一財 ) 航空保安施設信頼性センター ( 一財 ) 総合科学研究機構東海事業センター ( 特非 ) ナノフォトニクス工学推進機構愛知工業大学大同大学法政大学青山学院大学千葉工業大学北海道大学茨城大学電気通信大学三重大学宇都宮大学東京大学名城大学大阪大学東京工業大学山口大学大阪電気通信大学東京電機大学琉球大学大阪府立大学東京農工大学早稲田大学岡山理科大学東京理科大学宇部工業高等専門学校神奈川大学東邦大学香川高等専門学校北九州工業大学東北大学釧路工業高等専門学校九州工業大学東北生活文化大学仙台高等専門学校京都大学徳島大学鶴岡工業高等学校慶應義塾大学長岡技術科学大学名古屋電気学園高知工科大学名古屋大学奈良工業高等専門学校埼玉工業大学新潟大学新座総合技術高等学校静岡大学西日本工業大学三豊工業高等学校首都大学東京広島大学スタンフォード大学福井大学一般企業・個人ユーザ約 1000 社会社概要特殊電子回路は、業界最先端の FPGA や電子回路 ( 主に組み込みシステム ) を試作・開発する会社です。起業してから約 10 年。様々な会社や研究所に特注品の電子回路を納めたり、 BtoB を中心として自社製品を販売 ( 主に通信販売 ) してきました。企業理念科学の進歩に寄与するため、従来の技術では作れなかった特殊な電子回路を開発し、お客さまの研究・開発を成功へ導くこと物理がわかるFPGA設計会社特殊電子回路株式会社代表取締役内藤竜治所在地　〒113-0033 東京都文京区本郷5-25-16　石川ビル8階 TEL　03-3828-2698　FAX　03-3828-2598 URL http://www.tokudenkairo.co.jp e-mail [email protected]