Messkarte mit modularer M4i-Plattform Schneller Datentransfer mit PCI-Express x8 Gen2

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

Das erste Produkt auf der modularen M4i-Plattform stellt Spectrum mit der M4i.4451-x8 vor. Die Messgarte erfüllt einen höheren Datendurchsatz und höhere Abtastraten.

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M4i-Plattform: Das erste Modul der Serie ist die M4i.4451-x8 mit einer Auflösung von 14 Bit und einer Abtastrate von 500 MS/s
M4i-Plattform: Das erste Modul der Serie ist die M4i.4451-x8 mit einer Auflösung von 14 Bit und einer Abtastrate von 500 MS/s
(Spectrum Systementwicklung)

Die Messkarte M4i.4451-x8 von Spectum puffert Messdaten im 4 GByte großen Zwischenspeicher und kann mit bis zu 3 GByte/s über PCI-Express x8 Gen2 ausgelesen werden. Die Steckkarten mit einer Baulänge von ¾ sind zu Gen 1 und Gen 3 kompatibel und benötigen einen PCI-Express-Steckplatz mit 8 oder 16 physikalischen Lanes. Das erste Modell der Serie bietet vier Kanäle mit einer Auflösung von 14 Bit und einer synchronen Abtastrate von 500 MS/s bei einer Signalbandbreite von 250 MHz. Eine kleinere Version mit zwei Kanälen und ebenfalls 500 MS/S ist mit der Bezeichnung die M4i.4450-x8, verfügbar.

Wiederkehrende Triggerereignisse können im Multiple-Recording-Modus in einzelne Segmente geschrieben und parallel ausgelesen werden. Von Haus aus ist die Messkarte mit Aufzeichnungsoptionen wie Einzelschuss (Single shot), Streaming (FIFO), segmentiert (Multiple Recording), torgesteuert (Gated Sampling) oder die Kombination aus segmentiertem sowie langsamem Schreiberbetrieb (ABA Modus) ausgestattet. Alle Triggerereignisse können dabei mit einem Zeitstempel (Timestamp) versehen werden, der entweder komplett aus der internen Zeitbasis gewonnen wird oder extern mit einem hoch genauen Zeitsignal zugeführt wird.

Jeder Kanal lässt sich per Software einstellen

Frontend: Die vier Eingangskanäle haben pro Kanal einen eigenen monolithischen A/D-Wandler und einen Vorverstärker
Frontend: Die vier Eingangskanäle haben pro Kanal einen eigenen monolithischen A/D-Wandler und einen Vorverstärker
(Spectrum Systementwicklung)
Die vier oder optional zwei Eingangskanäle sind dediziert aufgebaut und haben pro Kanal einen eigenen monolithischen A/D-Wandler sowie einen eigenen, hoch genauen Vorverstärker. Per Software ist jeder Kanal vielfältig einstellbar. So kann zwischen 50 Ohm und 1 MOhm Eingangsimpedanz, zwischen sechs verschiedenen Eingangsbereichen von ±200 mV bis ±10 V sowie AC- oder DC-Koppelung gewählt werden. Zusätzlich kann ein Bandbreitenfilter aktiviert werden um hochfrequente Störsignale auszufiltern. Die Messkarten des Typs M4i bieten eine Triggerengine, die zwei externe Triggerquellen und die Kanaltrigger jedes Eingangs verknüpfen kann. Als Kanaltrigger kann Flanke, Level, Fenster oder Pulsbreite gewählt werden.

Bis zu acht M4i-Karten können in einem System synchron betrieben werden. Das spezielle Star-Hub-Modul verteilt Takt- und Triggerinformationen zwischen den Karten. Hierbei kann jede Triggerquelle jeder Karte als Auslöser für den gesamten Kartensatz genutzt werden. In einem System können so bis zu 32 Kanäle mit 500 MS/s synchron aufgezeichnet werden.

Die M4i-Plattform bietet eine 16-fach höhere Geschwindigkeit als die bisherigen Plattformen M2i und M3i von Spectrum, die mit PCI-Express x1 Gen1 ausgestattet sind. Vom Taktkonzept und der Rechenleistung der verwendeten FPGAs ist diese Plattform für die nächste Generation von Karten ausgelegt und wird als Basis für neue, schnelle und hochauflösende Produkte der nächsten Generation genutzt.

Durch die interne Modulstruktur sind neue Produkte mit anderen Geschwindigkeiten und anderen A/D-Wandlern deutlich schneller bis zur Marktreife entwickelt. So sollen noch in diesem Jahr Modelle mit vier Kanälen und 16 Bit Auflösung bei Abtastraten von 100 MS/s und 250 MS/s auf den Markt kommen. Dabei ist die M4i Basis nicht nur auf A/D-Module beschränkt sondern kann auch für die Erfassung digitaler Signale sowie für Arbitrary Generatoren genutzt werden.

Messsoftware SBench 6 für Windows und Linux

Messsoftware: SBench 6 läuft unter Windows und Linux - und das als 32- und 64-Bit-Version
Messsoftware: SBench 6 läuft unter Windows und Linux - und das als 32- und 64-Bit-Version
(Spectrum Systementwicklung)
Für die Bedienung der Hardware ist SBench 6 verfügbar. SBench 6 wurde so optimiert, dass sich mehrere GByte an Messdaten verarbeiten lassen. Die Software läuft nativ unter Windows und Linux jeweils 32 Bit und 64 Bit. Unterstützt werden alle Betriebsmodi und Einstellungen der M4i-Serie. Mit der Software sind sowohl ein Oszilloskop-Betrieb als auch Transientenrekorder-Aufzeichnungen im Streaming-Modus möglich.

Eine Besonderheit ist dabei die Darstellung segmentierter Signale, die diese zusammen mit Daten einer zweiten langsameren Zeitbasis und den hochpräzisen Timestamps in einem Fenster darstellen kann. Darüber hinaus bietet die Messsoftware viele Features zur Datenanalyse und Dokumentation wie FFT Analyse, X-Y-Darstellung, einen Funktionsinterpreter, eingebaute Analysefunktionen, Export in ASCII, WAVE, MATLAB, Kommentarfunktionen im Display und im Signal sowie eine komfortable Druckfunktion.

Die Kartenserien basieren, wie die Vorgänger-Modelle der M2i- und M3i-Serien sowie die Ethernet-Produkte der digitizerNETBOX-Serie, auf SPCM-Treibern. Damit ist eine gemeinsame Softwareschnittstelle für alle aktuellen Produkte realisiert worden. Ein für die M3i.4140-exp (1 Kanal, 14 Bit, 400 MS/s Digitizer) entwickeltes Programm benötigt nur wenige geänderte Codezeilen, um mit der neuen M4i.4451-x8 zu laufen. Für den Selbstprogrammierer gehören SPCM-Treiber für Windows und Linux zum Lieferumfang.

Zusammen mit den Treibern werden eine Reihe von Beispielen zur Verfügung gestellt, die verschiedene Aufzeichnungsfunktionen zeigen. Die mitgelieferten Beispiele sind in Visual C++, Borland C++, Gnu C++, Visual Basic, VB.NET, Delphi, C#, J# und Python geschrieben. Der Hersteller gibt zwei Jahre Garantie. Treiber-, Software- und Firmwareupdates sind kostenlos verfügbar, genauso wie der Support direkt durch die Entwickler.

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