高速A-D変換を支えるシリアル・インターフェース：JESD204C

計測のためのA-Dコンバータ実装術

32Gbps！JESD204C誕生

高速信号処理の分野では，A-DコンバータとFPGA間のインターフェースが性能の鍵を握ります． JESD204Cは，前世代のJESD204Bから大きく進化し，1レーンあたり最大32Gbpsの伝送速度を実現しています．

JESD204では信号線を「レーン」と呼び，1レーンで高速シリアル通信を行います． レーン数を複数に増やすマルチチャネル構成により，より広帯域のデータ伝送が可能になります． 2レーン，4レーン，8レーンといった構成も実装可能です．

伝送効率とコード変換方式の違い

JESD204Bでは8ビットのデータを10ビットに変換する8b/10b符号化を採用しており，伝送効率は80$\%$です． 一方，JESD204Cではこの変換を廃止し，スクランブル方式に変更しました． その結果，付属ビットを加えても最大で約97$\%$の伝送効率が得られます．

JESD204Cでは，64ビットのデータに対して2ビットまたは16ビットの補助情報を加え，66ビットまたは80ビット単位で送信します． これにより，冗長性を低減しつつ，正確で柔軟なデータ処理が可能です．

構成例と設計の注意点

たとえば16ビット幅，1GspsのA-Dコンバータを使った場合，その出力データは16Gbpsになります． JESD204Cの1レーンあたり最大31.04Gbps（補助ビット込み）では収まり切らない場合，2レーン以上の構成が必要です．

また，マルチチャネル化により1レーンあたりの速度を抑えることができ，基板配線やEMC対策の自由度も向上します． 伝送効率だけでなく，実装性や信号品質の観点からも，C規格の利点は多岐にわたります．

まとめ

JESD204Cは，従来の8b/10b変換を廃し，スクランブル方式と付属ビットによる高効率化を実現したシリアル・インターフェースです． 最大32Gbpsの伝送速度により，高速A-D変換データをFPGAへ安定かつ効率的に伝送できます． マルチチャネル構成と組み合わせることで，柔軟な設計と高い信号品質が両立できます．

JESD204Cとは何か

JESD204Cは，JEDECが策定した高速シリアル・インターフェース規格で，A-DコンバータやD-Aコンバータなどのデータ・コンバータとFPGAやSoC間を接続するために設計されています． この規格は第3世代にあたり，従来のJESD204Bよりも高い伝送速度と効率を備えています．

JESD204Cの技術的な特徴

1. 最大伝送速度：1レーンあたり最大32Gbps
2. コード変換：スクランブル方式で8b/10b変換は非採用
3. 伝送効率：最大97$\%$（付属ビット含む）
4. 伝送単位：オクテット（8ビット）を基本とし，66ビットや80ビット単位での伝送が可能
5. マルチレーン：2，4，8レーンなど複数構成に対応

204Bとの比較

JESD204Bは8b/10b符号化により，12.5Gbpsの伝送速度でも実質データ速度は10Gbpsでした． 一方，JESD204Cでは32Gbpsで最大31.04Gbps（補助ビット込み）を実現します． この差は高速化だけでなく，基板設計や消費電力の面にも影響を与えます．

なぜJESD204Cが求められるか

近年，A-Dコンバータの高速化・高分解能化が進み，Gbps級のデータ転送が必要です． JESD204Cは，そうした要件を満たすために設計されており，シンプルで効率的なデータ伝送を実現できます．

まとめ

JESD204Cは，伝送効率・データ帯域・構成柔軟性の3点で204Bを上回る規格です． 従来の課題であったコード変換のオーバーヘッドを削減し，FPGAとの連携性能を飛躍的に向上させています． 高速A-Dシステムの設計において，JESD204Cは今後の標準となる可能性が高いです． 〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 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．

著書

1. OPアンプ増幅回路の2つのゲイン，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［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，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］アナログ・デバイセズの電子回路教室【差動信号とその周辺回路設計技術】，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］アナログ・デバイセズの電子回路教室【A-D/D-Aコンバータの使い方】，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．

参考文献

1. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］高精度アナログ計測回路＆基板設計ノウハウ，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Gbps超 高速伝送基板の設計ノウハウ＆評価技術，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/KIT］GPSクロック・ジッタ・クリーナ，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［Book］電子回路とプリント基板のノイズ解決 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．