Le QMC350 complète la gamme de solutions embarquées Acromag avec une fonction d’acquisition analogique multivoie haute résolution au format VITA 93 QMC.
Le module fournit 20 entrées analogiques pouvant fonctionner en mode single-ended ou différentiel selon la configuration retenue.
Chaque canal possède son propre convertisseur analogique-numérique 16 bits. Les vingt voies peuvent ainsi être échantillonnées simultanément, avec un débit allant jusqu’à 1 MSPS par canal.
Cette organisation évite de faire reposer les vingt voies sur un convertisseur unique multiplexé et convient particulièrement aux applications dans lesquelles la cohérence temporelle entre plusieurs signaux doit être préservée.
Un ADC 16 bits dédié à chaque canal
Le QMC350 repose sur une architecture d’acquisition parallèle avec un ADC 16 bits par voie.
La fréquence d’échantillonnage atteint 1 MHz / 1 MSPS sur tous les canaux avec :
- temps de conversion : 550 ns ;
- temps d’acquisition : 450 ns.
Cette capacité permet de numériser simultanément plusieurs signaux analogiques sans décaler artificiellement les instants de mesure entre les différentes voies.
Elle peut notamment répondre aux besoins de mesure multicapteur, acquisition embarquée, instrumentation, bancs de test et traitement de signaux analogiques.
12 plages de tension sélectionnables canal par canal
L’un des principaux atouts du QMC350 réside dans la configuration individuelle de chaque entrée.
Les plages sont sélectionnées par logiciel et peuvent être définies indépendamment pour chaque canal.
Entrées single-ended bipolaires
- ±2,5 V
- ±5 V
- ±6,25 V
- ±10 V
- ±12,5 V
Entrées single-ended unipolaires
- 0 à 5 V
- 0 à 10 V
- 0 à 12,5 V
Entrées différentielles bipolaires
Cette flexibilité permet d’utiliser une même carte pour acquérir des signaux présentant des amplitudes différentes sans imposer une plage commune à l’ensemble des vingt entrées.
Entrées différentielles ou single-ended
Le module prend en charge jusqu’à 20 entrées analogiques configurables en single-ended ou différentielles.
Les plages différentielles permettent notamment d’exploiter des signaux bipolaires atteignant ±20 V.
Les entrées disposent d’une impédance de 1 MΩ ainsi que d’un clamp d’entrée ±21 V sur l’ensemble des canaux.
Le QMC350 peut ainsi être intégré au plus près des capteurs ou chaînes analogiques dans des applications industrielles ou des systèmes embarqués nécessitant une acquisition multivoie compacte.
Deux bandes passantes : 25 kHz ou 220 kHz
Deux options de bande passante sont disponibles : 25 kHz ou 220 kHz.
Le choix permet d’adapter le comportement du front-end analogique au contenu fréquentiel des signaux réellement mesurés.
Une acquisition de phénomènes relativement lents ne nécessite pas nécessairement la même bande passante qu’une application de mesure dynamique ou de traitement du signal.
La sélection doit donc être réalisée en fonction de la fréquence utile, du niveau de bruit admissible et du type de signal acquis.
Échantillonnage simultané et précision multicanale
Le QMC350 combine l’échantillonnage simultané avec une calibration logicielle du gain, de l’offset et de la phase.
Les coefficients de calibration sont conservés localement sur le module.
La précision système typique est donnée à :
- ±5 LSB d’erreur pleine échelle sur les plages bipolaires ;
- ±15 LSB d’erreur pleine échelle sur les plages unipolaires.
Cette capacité de calibration contribue à maîtriser les écarts entre les différentes voies dans les applications d’acquisition multicanale.
Filtrage numérique et oversampling
Le traitement des données peut exploiter un filtrage numérique flexible.
Les performances dynamiques atteignent notamment :
- 92 dB SNR typique sur la plage différentielle bipolaire ±20 V ;
- 95 dB SNR avec oversampling ×32 ;
- -100 dB THD typique pour les autres plages.
Ces fonctions permettent d’adapter le compromis entre cadence d’acquisition, bruit et performances dynamiques selon les besoins de l’application.
FIFO de 16K échantillons
Le QMC350 intègre un buffer FIFO de 16K échantillons.
Cette mémoire intermédiaire facilite la gestion des flux entre les convertisseurs et le système hôte, notamment lorsque les vingt canaux sont utilisés simultanément à cadence élevée.
La FIFO permet d’absorber temporairement les données avant leur transfert via l’interface PCI Express.
PCI Express Gen2 x4
La communication avec la carte porteuse repose sur une interface conforme à PCI Express Base Specification Revision 2.1.
Elle utilise :
- 4 voies PCIe dans chaque direction ;
- PCI Express Gen2 ;
- débit physique de 5 Gbit/s par lane.
Cette interface x4 fournit la bande passante nécessaire au transfert des données générées par l’acquisition simultanée multicanale.
Un FPGA AMD Xilinx Artix-7 au cœur de la gestion du module
Le QMC350 intègre un FPGA AMD Xilinx Artix-7 assurant les fonctions numériques du module entre les convertisseurs analogiques et l’interface PCIe.
Il est associé à une mémoire Flash QSPI ainsi qu’à une EEPROM utilisée pour les informations propres au module.
Cette logique embarquée permet de gérer les flux d’acquisition, les fonctions numériques et les échanges avec le système hôte dans l’encombrement réduit du format QMC.
VITA 93 : 26 × 78,25 mm pour les systèmes SWaP-C
Le QMC350 adopte le standard VITA 93 QMC.
Un module simple largeur mesure seulement : 78,25 × 26 × 11 mm pour un poids de 13,26 g.
Deux connecteurs 80 broches distincts séparent :
- l’interface hôte PCIe ;
- les signaux d’E/S terrain.
Cette compacité permet d’intégrer plusieurs fonctions QMC sur une seule carte porteuse et répond aux systèmes soumis à des contraintes fortes de Size, Weight, Power and Cost – SWaP-C.
Le format QMC peut être utilisé sur différentes plateformes porteuses, notamment PCIe, VPX, CompactPCI et VNX+, selon la carte porteuse sélectionnée.
Gestion IPMI via la carte porteuse
Une EEPROM QMC conserve les informations du module et les données de capteurs nécessaires à la gestion de la carte.
Ces informations peuvent être accessibles par une carte porteuse intelligente intégrant un contrôleur IPMC, via une liaison I²C.
Cette approche permet d’inscrire le module dans des systèmes embarqués disposant de fonctions avancées de supervision.
Versions refroidies par air ou par conduction
La série QMC350 est proposée sous deux références principales :
| Référence |
Refroidissement |
Acquisition |
| QMC351-3111 |
Air |
20 voies, ADC 16 bits |
| QMC352-3111 |
Conduction |
20 voies, ADC 16 bits |
- La version QMC351 fonctionne de 0 à +70 °C avec un débit d’air de 200 LFM.
- La version QMC352 refroidie par conduction étend la plage de fonctionnement de -40 à +85 °C.
- La température de stockage couvre -55 à +125 °C et l’humidité relative admissible est de 5 à 95 %, sans condensation.
Cette déclinaison permet d’adapter le même cœur fonctionnel à une plateforme de laboratoire ou industrielle comme à certains systèmes Défense, Aéronautique et Sécurité nécessitant un refroidissement par conduction.
Support logiciel Windows, Linux et VxWorks
Le QMC350 bénéficie de l’environnement logiciel USW-API – Universal Embedded Design Suite.
Le support logiciel couvre :
- Windows ;
- Linux ;
- VxWorks.
Cette couverture facilite l’intégration du module dans différentes plateformes hôtes sans limiter son utilisation à un environnement logiciel unique.
Intégrer le QMC350 dans une chaîne complète d’acquisition
Le QMC350 constitue la fonction d’acquisition analogique. Son exploitation nécessite une carte porteuse QMC adaptée à la plateforme finale.
Selon le système, cette porteuse peut prendre la forme d’une carte PCIe, VPX, CompactPCI, VNX+ ou d’une autre plateforme compatible VITA 93.
ECRIN Systems peut associer le module à la porteuse et au calculateur appropriés dans le cadre d’une démarche COTS et Modified COTS.
Pour une plateforme regroupant acquisition analogique, E/S digitales, communication série et traitement, la production et l’intégration système permettent de sélectionner conjointement les différents modules QMC et leur environnement hôte.
