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“使用单个ADC产品实现多种配置的能力是无价的。” Marc Stackler, Teledyne e2v.

工厂需要有效的方法和流程保证设备不会由于关键器件 的失效或老化引起性能下降或发生故障，以减降低停工 的风险。这样，工厂可以保持产能最大化，产品质量也 得到了保证。过去，人们通常采用所谓的保养制度，定 期检查设备，成本高而且耗时长。

如今我们步入了工业4.0/IoT时代，关键的运行数据更容 易被获取，也出现了能更有效评估复杂系统健康状况的 的方法。机器状态监测(MCM)的出现为工业生产/制造 的公司提供了极大的便利，它可实时提供设备状态的连 续数据流。通过分析数据流而不是采用过时的预测估计 的方法，用户能更明智地决定何时何处需进行维护工 作。

通过MCM可识别出损耗最严重的部分，从而在故障发 生之前更换所需的器件。这意味着延长购买的复杂电子 系统的寿命，避免计划外的维修，从而大大减少每天的 运行成本，此外也可避免发生由于器件失效导致的员工 受伤的事故。在下面的例子里，MCM的目的是机器视 觉系统生产设备的运行验证。

坐落在台北的ZKey科技是一家成功的设计服务公司， 专门研发定制的硬件解决方案以满足不同客户应用的需 要。这些解决方案主要基于高级可编程逻辑器件和相关 的固件。2018年中期，一家业内领先的系统整合公司 请ZKey开发一个大规模的MCM项目，主要负责所需的 数据采集设备的开发和供货。

随着时间的推移，机器视觉系统中的图像传感器的性能 和参数会恶化，影响分辨率、对比度和噪声级别。如果 不及时处理，可能会导致产品质量问题（需废弃整个批 次）或严重的工作问题，增加停工的成本，甚至危及员 工的生命安全。

ZKey负责的项目需采集和编译与机器视觉系统的图像 传感器相关的串行数字接口(SDI)信号。通过对比这些 数据和预期的参数，找出异常的值，从而确定系统的健 康状况。

模拟信号的采集由ZKey工程部定制的数据采集板处 理。这些板子上的高采样率数据转换IC将接收到的数据 转换为数字流，然后进行深入的分析。考虑到产品使用 的工业环境，数据采集板（包括其电子元器件）可能长 时间处于震动和极端温度的环境中，因此必须保证足够 的可靠性。在仔细评估了多个供应商的模数转换器 (ADC)产品之后，ZKey决定在其MCM数据采集板的核 心部分使用Teledyne e2v的EV10AQ190A 5GHz采样 率的器件。

2019年春天，Teledyne e2v开始参与这个项目的研发。 首先台湾地区的代理商和客户进行了初步的交流，然后 由技术人员直接沟通。Teledyne e2v从公司建立至今 已有70年，积累了工业传感和监控(IS&M)领域的丰富经 验。它引入最前沿的技术（包括器件和子系统层面）， 在全球无数的IS&M应用中扮演着重要的角色，其产品 EV10AQ190A ADC受到了广泛的欢迎。这个产品为测试 设备和仪器高度优化，拥有10位四通道的高性能和业内 领先的信号完整度，在全速运行时的无杂散动态范围 (SFDR)高达68dBc，位错误率（BER)仅有1x10-16。即 使在四通道模式下，其信噪比（SNR）依然可达到 53dB，通道隔离度超过60dB，确保串扰不会降低采集的数据的质量。

图 1: Teledyne e2v的EV10AQ190A ADC

EV10AQ190A ADC支持四通道分别工作在1.25 Gsps 采样率。利用SPI接口配置和内置的交叉点开关，可交织 实现双通道2.5Gsps采样率或单通道5Gsps采样率。ZKey的 板子使用这个器件把接收的数据转换成数字信号。每块板 子的ADC都和对应的FPGA连接，以进行初始的数据处理。 板子上使用的高端FPGA包含700,000个逻辑单元，10M字节 的嵌入式RAM和丰富的数字信号处理(DSP)资源。

MCM的运行验证测试是连续运行的，需保证数据采集 卡可长时间可靠地运行。EV10AQ190A拥有业内领先 的平均故障间隔时间(MTBF)，保证ZKey的产品长期 稳定地运行。另外，这款器件的最高工作温度高达 110℃，适合各种严苛的工业环境。