- 이전 디자인보다 100배 향상된 주파수 대역폭과 분해능 달성하는 자기장 계측기 보드, 전세계에서 가장 강력한 입자 가속기의 초고정밀 빔포밍 성능에 기여

2011년 10월 26일 – 전 세계 데이터 컨버터 시장을 선도하는 세계적인 고성능 반도체 전문기업 아나로그디바이스(www.analog.com)는 오늘 스위스에 위치한 유럽 원자핵 공동 연구소(CERN: European Organization for Nuclear Research)와 이탈리아 베네벤토(Benevento) 소재의 산니오 대학교(University of Sannio)가 CERN의 대형 강입자 충돌기(LHC: Large Hadron Collider) 초전도 자석의 자기장 측정을 위한 고성능 계측기를 공동으로 디자인했다고 밝혔다. ‘FDI(Fast Digital Integrator) 보드’라고 하는 이 계측기는 아나로그디바이스의 A/D 컨버터, 아날로그 멀티플렉서, DSP 부품을 사용하여 역대 최고의 자기장 측정 성능을 LHC에 제공한다.

새로운 FDI 보드를 사용하면 이전 세대의 디지털 적분기보다 100배 향상된 분해능과 주파수 대역폭을 구현할 수 있다. 동적 범위의 혁신적인 개선으로, 과학자들은 연구 중 고자장 초전도 가속기 자석(High-field Superconducting Accelerator Magnets)에 일반적으로 나타나는 자기장 변화, 감소 및 시간에 관련된 현상에 영향을 줄 수 있고 입자 빔의 품질에 좋지 않은 영향을 주는 매우 미세한 인공 물질을 감지할 수 있다. 이번에 CERN에 사용된 FDI 보드는 LHC의 테슬라(Tesla) 가속기 자석 8개가 만들어내는 자기장을 평가하는 고속 회전 보정 코일(fast-rotating calibrated coils)을 통해 10rps(revolutions per second)의 속도에서 자기장의 흐름(Magnetic Flux)을 측정하는 데 사용된다.

산니오 대학교의 파스칼레 아르파이아(Pasquale Arpaia) 공학 교수는 “FDI 보드가 발표되기 전에는 우리가 활용할 수 있는 전자 부품들이 정확도나 분해능 측면에서 적합하지 않았지만, 이번 LHC의 경우 손쉽게 10ppm(parts per million)에 도달한다”며 “아나로그디바이스는 제품의 품질은 물론 자료와 지원 수준도 모두 매우 높았기 때문에 함께 일할 파트너로 선정됐다. 그 결과 FDI를 통해 이전에는 불가능했던 새로운 자기 조사 영역을 밝혀낼 수 있게 되었다”고 밝혔다.

LHC는 세계 최대 및 최고의 에너지 입자 가속기이자 인간이 제작한 기계 중 가장 큰 규모를 자랑한다. 제작은 2003년에 시작되었으며 2008년에 가동을 시작했다. LHC의 역할은 물리학의 몇 가지 가장 근원적인 문제를 검증하고 가장 기본적인 자연 법칙들의 이해를 향상 시키는데 있다. CERN에 대한 자세한 내용은 아래 URL에서 동영상을 통해 확인할 수 있다.
http://cdsweb.cern.ch/collection/Videos

뛰어난 속도, 전력 및 저잡음 성능을 구현하는 아나로그디바이스의 제품
연구진이 FDI 보드에 사용하도록 지정한 ADI의 제품은 다음과 같다.
• A/D 컨버터(AD7634): 18비트 아날로그-디지털 컨버터는 670kS/s의 최대 샘플링 속도에 101dB의 탁월한 신호 대 잡음 및 왜곡비(SINAD: Signal-to-Noise and Distortion Ratio)를 구현한다.
• 멀티플렉서(ADG406): 멀티플렉서는 빠른 스위칭 속도, 낮은 전력 소산율, 낮은 온-저항이 특징이다.
• 샤크(SHARC) DSP(ADSP-21262): 32비트/40비트 플로팅 포인트 프로세서는 고성능 신호 처리 애플리케이션에 최적화되어 있으며, 컴퓨팅 장치 2개, 2Mbit 듀얼 포트 온칩 SRAM, I/O 병목을 없애기 위한 다중 내부 버스, 혁신적인 디지털 애플리케이션 인터페이스를 갖추고 있다.