13.03.2019

16-Bit-Arbitrary-Waveform-Generatoren

Spectrum Instrumentation hat sechs Arbitrary Waveform Generatoren (AWGs) entwickelt, die nach eigener Angabe auf Signalqualität, geringe Baugröße und günstige Anschaffungskosten optimiert wurden. Die AWGs der "65er"-Serie bieten 16-Bit-Digital-Analog-Konverter, eine PCIe-x4-Schnittstelle mit bis zu 700 MByte/s Streaming-Geschwindigkeit und eine Kartenlänge von 168 mm.


Bild: Spectrum Instrumentation

Mit einer Geschwindigkeit von 40 oder 125 MS/s, einem internen Speicher von 512 MSamples, Ausgangspegeln von bis zu ±6 V und vier zusätzlichen Mehrzweck-Ausgängen sind diese Karten für alle Ingenieure interessant, die Signalfrequenzen zwischen 1 und 60 MHz benötigen, z.B. für die Bereiche Ultraschall, Laser, LIDAR, Radar, Sonar, Automotive, Medizintechnik und Physik-Experimente.

 

Der Anwender kann zwischen zwei separaten Ausgabegeschwindigkeiten von 40 MS/s oder 125 MS/s sowie zwischen einem, zwei oder vier Kanälen pro Karte wählen. Jeder Kanal verfügt über einen eigenen D/A-Wandler und eine eigene Ausgangsstufe. Die Mehrkanal-Karten haben einen gemeinsamen Takt und Trigger, um eine vollständige Synchronisation sicherzustellen. Bei den Ausgangsstufen sind vier umschaltbare Filter enthalten. Die Ausgangsspannungen können bis zu ±6 V bei einer hochohmigen Last von 1 MOhm betragen oder bis zu ±3 V bei 50 Ohm.

 

Großer Speicher und viele Ausgabemodi

Damit die AWGs lange und komplexe Wellenformen erzeugen können, ist jede Karte mit einem 512 MSamples-Speicher ausgestattet. Der Speicher wird durch verschiedene Ausgabemodi ergänzt. Zum Beispiel kann der Speicher segmentiert werden, wobei jedes Segment ein eigenes Signal enthält und somit zwischen verschiedenen, gleichzeitig vorhandenen Signalen umgeschaltet werden kann. Die Karten verfügen außerdem über eine FIFO-Streaming-Funktion, mit der neue Ausgabedaten kontinuierlich über den PCIe-Bus mit bis zu 700 MB/s geschrieben werden können, während bereits übertragene Informationen wiedergegeben werden. Dank dieses Verfahrens kann der Anwender lange Single-Shot-Wellenformen oder ständig wechselnde Burst-Signale erzeugen, wie sie beispielsweise bei Radar, Ultraschall, LIDAR und Sonar nötig sind.

Stimulus-Response-Systeme Für Stimulus-Response-Systeme oder Closed-Loop-Anwendungen passen die neuen AWGs M2p.65xx perfekt zu den 2018 erschienenen Digitizern M2p.59xx. Die 16-Bit-Digitizer der "59er"-Serie bieten ein bis acht Kanäle mit Abtastraten zwischen 20 MS/s und 125 MS/s. Dabei synchronisiert das Spectrum Star-Hub-Modul bis zu 16 verschiedene M2p-Karten, egal ob AWGs oder Digitizer. Der Star-Hub verteilt einen gemeinsamen Takt und ein Triggersignal an jeden Kanal, wodurch ein vollständig synchroner Betrieb des ganzen Systems gewährleistet ist. Star-Hub-Systeme eignen sich auch für Anwendungen, bei denen mehrere Testpunkte oder Sensor-Arrays gleichzeitig mit verschiedenen Testsignalen stimuliert werden müssen.

 

Treiber und Software

Die Karten sind vollständig programmierbar und es gibt kostenlose Treiber für die gängigsten Sprachen (wie C ++, VB.NET, C#, J#, Delphi, Java oder Python) sowie Drittanbieter-Software wie LabView und MATLAB. Alternativ können Anwender die Spectrum-Software SBench 6 Professional verwenden.

 

Mit SBench 6 kann der Nutzer alle Modi und Einstellungen des AWG über eine einfache Oberfläche steuern. Die Software ist für den Betrieb mit mehreren Kanälen ausgelegt und verfügt über eine Vielzahl integrierter Funktionen für die Signalerzeugung, Signalform-Darstellung, Datenanalyse und Dokumentation. Grundlegende Signale können mit der "Easy Generator"-Funktion erzeugt werden, die Sinuswellen, Sägezahn oder Rechtecke mit programmierbarer Frequenz, Amplitude und Phase generiert. Komplexere Signale können mit mathematischen Gleichungen erstellt oder aus anderen Programmen oder Geräten (z. B. Digitizern oder Oszilloskopen) in Binär-, ASCII- oder Wave-Formaten importiert werden.

Nach der Installation in einem PC können die AWG-Karten in ein Testsystem integriert werden. Die Signalausgänge sowie die Clock- und Triggereingänge werden über SMB-Anschlüsse an der Frontblende bereitgestellt. Dort befinden sich außerdem vier MMCX-Buchsen: Ein Multifunktions-Ausgang und drei Multifunktions-I/O-Anschlüsse können für verschiedene Aufgaben verwendet werden - wie digitale Ausgangskanäle, Takt, Trigger, Statusausgang sowie asynchrone I/O-Lines.

 

Vier zusätzliche Ausgänge

Durch das Verwenden der vier Multifunktions-Buchsen als digitale Ausgänge werden dem AWG vier weitere komplett synchrone Ausgangskanäle hinzugefügt. Eine einzelne AWG-Karte kann also Signale auf vier Analogausgängen und vier Digitalausgängen parallel bei voller Geschwindigkeit liefern. Dies ist besonders hilfreich beim Zusammenspiel mit externen Geräten, wie bei aufwändigen Experimenten in der Forschung oder bei OEM-Projekten.


 


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