14Gbpsインターフェース JESD204Bの実装

計測のためのA-Dコンバータ実装術

JESD204B信号線の設計


図1　JESD204Bは最大14Gbpsに達する高速伝送対応のシリアル・インターフェース．基板の設計には高い信号整合性とノイズ対策が求められる．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［著］藤森弘己詳細：［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点

高速データ変換が要求される計測分野では，A-Dコンバータの選定と同時に，実装技術の重要性が増しています．

Analog Devices社のAD9680は，14ビット分解能で最大1.25GSPS（ギガ・サンプル毎秒）に対応したデュアル・チャネルのA-Dコンバータです．

このようなデバイスを用いたシステムでは，データ転送にJESD204Bという高速インターフェースが用いられます．

JESD204Bは最大で14Gbpsにも達する高速伝送に対応しており，設計には高い信号整合性とノイズ対策が求められます．

AD9680から出力されるデータは，JESD204BのCML（Current Mode Logic）信号形式で，4本の差動ペアに分配されます．

この構成により，各信号線は等長かつ等インピーダンスで設計する必要があります．

AD9680はデュアル・チャネル構成であり，1チャネルあたり最大7Gbpsのデータレートが必要です．

伝送効率やプロトコル・オーバヘッドを加味すると，実際には1本あたり10Gbps程度の伝送が行われることもあります．

このような超高速信号伝送においては，使用する基板材料が性能に直結します．

多くの評価ボードでは，ロジャース基板と呼ばれるセラミック・フィラー樹脂系の材料が使用されています．

ロジャース基板は，低比誘電率と低誘電正接（$\tan\delta$）をもち，信号損失の少ない特性があり，高速伝送に適しています．

また，AD9680評価ボードでは，基板上にローカル電源回路を実装し，外部から電源を引き込む構成を避けています．

これにより電源ノイズの混入を抑え，高精度計測が可能です．

さらに，クロック回路は裏面にシールド構造を設け，外部ノイズの影響を最小限に抑えています．

14Gbps級のJESD204Bインターフェースを扱うA-Dコンバータでは，信号整合性と基板材質の選定が性能の鍵を握ります．

基板配線，電源設計，クロックのシールド処理など，実装における各要素が複雑に関係するため，システム全体を見渡した設計が必要です．

JESD204Bは，JEDEC（半導体技術協会）によって標準化された高速シリアル・インターフェースの一種です．

A-DコンバータやD-Aコンバータなどの高速データ・コンバータとFPGAやSoCとの間で，大容量のデータを効率良くやり取りするために用いられます．

JESD204Bの特徴は，以下の点にあります．

AD9680のようなデュアル・チャネルADCでは，2つの入力信号を同時にディジタル変換し，それぞれをJESD204Bの2レーンずつに割り当てる構成が一般的です．

JESD204Bでは，データ整合性のため，信号線の長さをそろえ，等インピーダンスでの設計が求められます．

また，シリアル化によって配線数が減り，基板上のスペース効率が向上します．

高速かつ高分解能な測定系を実現するための基盤技術として，JESD204Bは計測・通信・レーダなど多くの分野で重要な役割を担っています．〈著：ZEPマガジン〉

1979年　芝浦工業大学　通信工学科卒業
同年　Analog Devices of Japan Inc に入社（後にアナログ・デバイセズ株式会社）同社にてアナログ・モジュール開発，Mixedシグナル・テスタのテスト・モジュール開発、高速リニア・カスタム集積回路の開発サポート，汎用リニア製品マーケティング等を担当．