High-Speed-Messtechnik Digitizer-Karte mit Abtastraten von bis zu 5 GS/s

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die M4i Digitizer-Karten von Spectrum erlaubt es, elektrische Signale bis 1 GHz zu erfassen und zu analysieren. Was die Karte noch bietet, lesen Sie hier.

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Schnelle Messkarte: Die M4i Digitizer von Spectrum bietet Abtastraten von bis zu 5 GS/s.
Schnelle Messkarte: Die M4i Digitizer von Spectrum bietet Abtastraten von bis zu 5 GS/s.
(Spectrum)

Spectrum bietet mit seinen Messkarten die Möglichkeit, schnelle elektrische Signale im Bereich DC bis 1 GHz zu erfassen und zu analysieren. Dazu hat der Messtechnik-Spezialist die Leistungsbandbreite der auf PCIe basierten Instrumente der M4i Digitizer durch neun Modelle erweitert.

Die Karten bieten mit einer Echtzeitabtastrate von 5 GS/s und hohen Bandbreiten die Möglichkeit Signale, Flanken und Pulse bisunterhalb einer ns zu messen. Es sind Modelle mit ein, zwei oder vier Kanälen verfügbar. Alle Modelle werden mit 4 GByte on-board Speicher, fortschrittlichen Aufzeichnungsmodi und einer großen Palette von Software-Tools geliefert. Die Karten finden dort Einsatz, wo konventionelle Testinstrumente wie Digitaloszilloskope oder Spectrumanalysatoren zu ersetzen oder Messgeschwindigkeit, Flexibilität, Größe oder Signalzahl von Interesse sind. Die Karten lassen sich für Embedded-Anwendungen in einem PC einsetzen oder in externen Systemerweiterungen außerhalb des PCs, wenn ein Einsatz als Messgerät gewünscht ist.

Bis zu 3,4 GByte/s

Die Serie basiert auf dem aktuellen und weitverbreiteten PCI-Express-Bus und ist für maximale Datentransfer-Geschwindigkeit optimiert. Beim Einsatz in einen PCIe-Steckplatz x8 Gen2 können die Daten mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit von bis zu 3,4 GByte/s an den Host-PC übertragen werden. Alle Digitizer unterstützen sowohl Transientenaufzeichnung als auch kontinuierliches Streamen. Beim Streamen können extrem lange Signalverläufe direkt in den PC aufgezeichnet und gespeichert oder weiterverarbeitet werden. Die M4i-Serie kann zusätzlich durch optionale Firmware-Pakete erweitert werden, die direkt auf der Karte im FPGA Signalverarbeitung wie Block Average oder Peak Erkennung anbieten. Vorverarbeitet Signale reduzieren die benötigte Datentransferrate und beschleunigen die Messgeschwindigkeit enorm.

Komplexe und selten auftretende Triggerereignisse

Die Digitizer sind mit vollständig kalibrierbaren Eingangsverstärkern ausgestattet, die Eingangsbereiche von ±200 mV bis ±2.5 V anbieten. Erweiterte Eingangsstufen können durch den Einsatz von optionalen externen Verstärkern erreicht werden. Optimale Eingangsverstärkung und Signalkonditionierung erlauben die volle Ausnutzung des 8 Bit Dynamikbereiches und optimieren dadurch die Messgenauigkeit und die Auflösung.

Zur Aufzeichnung von komplexen und selten auftretenden Triggerereignissen sind die Karten mit einer Reihe von flexiblen und kombinierbaren Triggermodi ausgestattet. Eine Triggerung ist sowohl auf alle Analogkanäle als auch auf die beiden externen Triggereingänge möglich. Alle Triggerquellen können logisch verknüpft werden, um konditionierte Triggerung auf spezielle Eingangszustände zu realisieren.

Die Triggermodi werden zusätzlich ergänzt durch eine Reihe von speichersegmentierenden Aufzeichnungsmodi sowie schnelle Zeitstempel der Ereignisse. Dabei beträgt die Totzeit zwischen den Segmenten nur 80 Samples, das entspricht 16 ns bei 5 GS/s, was die Aufzeichnung und Zeitstempelung von sehr dicht aufeinander folgenden Ereignissen erlaubt. Für Applikationen, die mehr als vier Kanäle benötigen, können bis zu acht der M4i-Karten in einem System synchronisiert werden. Dazu wird die Star-Hub-Option installiert. Diese verteilt Takt- und Triggersignale zwischen den Karten. Mithilfe des Star-Hubs können System mit bis zu 32 synchronen Kanälen aufgebaut werden.

Mit den Messkarten lassen sich beispielsweise die Speichersegmentierung für die Erfassung von Radarsignalen, die schnelle Triggerung für Laserpulse oder der Streaming-Modus für die Aufzeichnung von langen und komplexen Signalen aus der Telekommunikation nutzen. Dabei kann der Anwender das Produkt aus der Palette auswählen, welches am besten zu seinen Anforderungen passt. Zum Beispiel eine Einkanal-Karte für das Spektrometer oder eine Mehrkanalkarte für ein Experiment mit vielen Sensoren.

Software-Pakte rundet Messkarte ab

Zur Parametrierung und Steuerung der Karten bietet der Hersteller die Software SBench 6 an. Diese unterstützt alle Schlüsselfunktionen des Digitizers zusammen mit Datenanzeige, -speicherung und -analyse. Das Programm deckt dabei sowohl Oszilloskop-Betrieb als auch die Nutzung als Transientenrekorder zusammen mit Datenstreaming an.

Ein besonderes Feature der Software ist dabei die segmentierte Signaldarstellung, die sich besonders für Burst-Signale eignet. Segmente lassen sich auch mit zwei Zeitbasen (ABA-Modus) sowie Trigger-Zeitstempeln aufzeichnen. SBench 6 kann genauso Signalparameter vermessen, FFTs durchführen sowie eine Reihe von Mathematikfunktionen auf die aufgenommenen Signale anwenden.

Die Daten können in verschiedene Formate wie ASCII, Wave oder MATLAB exportiert werden, so dass eine einfache Schnittstelle zu weiterführenden Analyseprodukten besteht. Für den Selbstprogrammierer werden SPCM-Treiber für Windows und Linux mitgeliefert. Zusammen mit den Treibern werden eine Reihe von Beispielen zur Verfügung gestellt, die verschiedene Aufzeichnungsfunktionen zeigen. Die mitgelieferten Beispiele umfassen Visual C++, Borland C++, Gnu C++, Visual Basic, VB.NET, Delphi, C#, J# und Python.

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