計測・測定機器のASIC導入事例

計測・測定機器では、センサーなどから取得したアナログ信号を高速かつ高精度に処理する必要があります。本記事では、オシロスコープと産業用計測機器という2つの実例を通じて、ASICが計測精度・処理速度・省コストにどう貢献するか掘り下げているので、計測機器向けASIC開発を検討している方は参考にしてみてください。

※センサーからの信号取り込み回路の詳細については、以下の記事よりご確認いただけます。

オシロスコープへのASIC導入事例

6種類のASICで8ch計測を1台に集積

Keysight社の「MXRオシロスコープ」は、6種類の独自ASICを搭載し、8チャンネル分の計測処理を1台の機器に集積しています。複数のASICを組み合わせることで、測定性能を維持しながらコストを抑える設計を実現しました。

また、Automotive Ethernet（2.5G/5G BASE-T1）に求められる高精度なタイミング計測も、ASIC群によって実行処理されています。

80以上のASICで160 Gsamples/sを実現

計測の限界に挑む研究開発用途として、80以上のASICを1台の機器に組み込んだ事例もあります。高度な並列処理により、160 Gsamples/sという高速サンプリングでの計測を実現。汎用ICでは到達が困難なデータ処理速度を、用途に合わせて設計された多数のASICが支えており、光電子工学などの複雑な信号解析に貢献しています。

産業用計測機器へのASIC導入事例

複数センサーのアナログ信号処理・AD変換・データ処理を1チップに集積

アナログ信号処理からオフセット調整、10bitのAD変換、デジタルデータ処理までを一貫して1チップに集積した事例です。1Mゲート規模のロジック回路とSRAM・PROМを備え、0.18μm以下の微細プロセスを採用。AD変換と演算が統合されたことで、後段MPUの負荷が飛躍的に軽量化しシステム全体のパフォーマンスが向上しました。

計測機器向けASIC開発を検討する際のポイント

求められる計測精度・サンプリングレートの定義

計測対象ごとに必要なビット精度（10bit・12bit・16bitなど）やサンプリング速度は異なります。汎用ICでは性能の過不足が生じやすい場面において、要件を第一に定義しASICを導入することが有効です。

アナログ・デジタル混在設計への対応力

計測機器向けASICでは、アンプ・フィルタなどのアナログ回路とAD変換・演算・通信などのデジタル回路を同一チップに集積するケースが同一チップに集積するケースが一般的です。アナログ・デジタル混在設計の実績を持つASICメーカーを選ぶことが、設計品質の確保につながります。

長期供給保証とEOL対策

計測機器は長期使用が前提となるため、汎用ICのEOL（生産終了）への備えとしてカスタムASICを採用するケースも見られます。メーカーの供給安定性や代替品開発サービスの有無も、選定時に確認しておきましょう。

まとめ

計測機器本体にASICを導入することで、高度な計測精度や処理速度の向上、機器の小型化や省コストを高いレベルで両立させることが可能です。自社の要件を見極め、開発目的に合致する製品を検討してみてください。

当メディアでは、ASICの導入や開発を検討している企業担当者に向けて、目的別におすすめのASICメーカーを厳選しています。

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