21ic訊 瑞士的歐洲核子研究中心（CERN）和意大利貝內(nèi)文托的薩尼奧大學(xué)合作設(shè)計(jì)一款先進(jìn)儀器，用于測量 CERN 大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)內(nèi)超導(dǎo)磁體的磁場。這種被稱作快速數(shù)字積分(FDI)板的測量裝置采用ADI公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、模擬多路復(fù)用器和 DSP 元件向 LHC 提供在測量磁場時(shí)迄今為止可能達(dá)到的最高性能。

這種新的 FDI 板實(shí)現(xiàn)了比上代數(shù)字積分電路高100倍的分辨率和頻率帶寬。這種在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的重要改進(jìn)使科學(xué)家們能檢測更微小的偽影，這些偽影會(huì)造成磁場偏差、場衰減和其它在高場超導(dǎo)加速器磁體中隨時(shí)間變化的常見現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象研究中的粒子束品質(zhì)均有負(fù)面影響這種新的 FDI 板在 CERN 用來測量以 每秒10轉(zhuǎn)通過高速旋轉(zhuǎn)的校準(zhǔn)線圈的磁通量，用以評(píng)估由 LHC 的8特斯拉加速器磁體產(chǎn)生的磁場。

薩尼奧大學(xué)工程學(xué)教授 Pasquale Arpaia 表示：“在 FDI 板之前，已有的電子元件在分辨率或精度方面并不適合，這在大型強(qiáng)子對撞機(jī)的情況下輕易就接近百萬分之10，我們選擇與 ADI 公司合作是因?yàn)樵摴镜漠a(chǎn)品質(zhì)量、文檔與支持水平都非常高。這有助于使 FDI 揭示我們以前無法探索的新的磁學(xué)研究領(lǐng)域成為可能。”

LHC 是世界上最大、能量最高的粒子加速器，同時(shí)也是人類建造過的最大的機(jī)器。LHC 開始建造于2003年并在2008年投入運(yùn)轉(zhuǎn)。其使命是探測物理學(xué)一些最基礎(chǔ)的問題并推動(dòng)對最基礎(chǔ)的自然定律的認(rèn)識(shí)。

ADI 公司元件提供了高速、低功耗和低噪聲性能
研究人員詳細(xì)列舉了以下用于 FDI 板的 ADI 公司元件：
• 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD7634)：這款18位模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供了在最大采樣速率670 kS/s（每秒千次采樣）時(shí)優(yōu)異的101 dB 信納比（SINAD）。
• 多路復(fù)用器(ADG406)：這款多路復(fù)用器結(jié)合了高開關(guān)速度、低功耗和低導(dǎo)通電阻特性。
• SHARC DSP (ADSP-21262)：這款32位/40位浮點(diǎn)處理器針對高性能信號(hào)處理應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，內(nèi)置兩個(gè)計(jì)算單元、2Mb 雙端口片內(nèi) SRAM，多條內(nèi)部總線可消除 I/O 瓶頸，并且提供創(chuàng)新的數(shù)字應(yīng)用接口。