Redusere støy i innhentede analoge signaler

Filtre kan implementeres på et par forskjellige steder i et oscilloskops datafangstkjede. De som er lenger mot brukeren, på slutten av kjeden, er implementert i programvare og er generelt mer konfigurerbare. Filtre som har blitt implementert ved hjelp av analoge kretser designet i enhetens kretskort kan brukes til å modifisere et signal før en innebygd ADC konverterer det, men er ganske lite fleksible i konfigurasjonen.

Filtrering uten å påvirke ytelsen

FPGA-baserte filtre kan utføre operasjoner på innhentede data før de sendes til den kostnadsfrie WaveForms-applikasjonen på vertsdatamaskinen. Disse operasjonene drar fordel av parallelle behandlingselementer i FPGA og lar data begynne å bli behandlet under selve datafangsten, noe som potensielt sparer verdifull behandlingstid på vertsdatamaskinen. Denne parallelle behandlingen nær ADC-ene og DAC-ene gjør det også mulig å videresende inndata fra oscilloskopet til AWG-utgangene gjennom loopback-baner i FPGA, og omgå vertsdatamaskinen helt. Forsnkelsen mellom utgang og inngang er minimal siden dataene ikke trenger å overføres til programvare via USB før de behandles og sendes ned igjen. Når det er sagt, kan rene programvarebaserte filtre og annen prosessering være mer fleksibel enn FPGA-basert prosessering, siden den ikke er avhengig av begrensede FPGA-ressurser for implementering, og har derfor fortsatt sin plass i alle typer målinger – dette er grunnen til at det er markert en tydelig forskjell mellom programvarebaserte Math-kanaler og FPGA-baserte filterinngangskanaler i WaveForms.

FIR- og IIR-filterdesign

Analog Discovery 3 tilbyr et innebygd FIR-filter for begge analoge inngangskanaler, og enhetene i Analog Discovery Pro 3000-serien med sine større Zynq-brikker har både FIR- og IIR-filtre for alle sine analoge inngangskanaler. Begge typer filtre kan tilpasses betydelig, inkludert innstilling av egendefinerte parametere for FIR-filtre. Disse egendefinerte filtrene er gjort enklere å designe ved å legge til Filter Editor-visningen, som kan brukes til å forhåndsvise hva frekvensen og faseresponsen til det tilpassede filteret ditt vil bli:

WaveForms: FPGA- og programvarebaserte inngangsfiltre

Noen ganger trenger du mer enn ett lag med filtrering for å nå nivået av fred du trenger. Analog Discovery Pro 3000-serien har et 20 MHz lavpass maskinvareinngangsfilter som kan veksle for hver analog inngangskanal. Dette for å eliminere høyere frekvenskomponenter av innkommende signaler før de mottas av den innebygde Zynq-enheten, og kan derfor ikke konfigureres uansett.

Programvarefiltre, som du kanskje forventer, utføres av WaveForms-programvaren som kjører på vertsdatamaskinen. Selv om resultatene av programvarefiltreringen ikke kan brukes til å trigge datafangst i maskinvare, kan hvert av disse matematiske filtrene «kaskade» fra hverandre og utføre mer komplekse operasjoner som å beregne den totale mengden energi som går gjennom en kjent motstandsverdi mellom de to analoge inngangene eller fungerer som en låst forsterker. Programvarefiltre kan også brukes til å behandle og filtrere ut uønskede frekvenser fra innkommende signaler, for eksempel å filtrere ut støy fra det elektriske nettet som ofte kan observeres på flytende innganger.

Loopback-modus: Bruk enhetene dine som et justerbart filter

De tidligere nevnte loopback-banene, nylig tilgjengelig på mange Analog Discovery-enheter (ADP 3000-serien, Eclypse Z7 og AD3), kan brukes med filtre, slik at enheten din kan brukes som et justerbart filter i et eksperiment, med den ekstra muligheten for å fange data samtidig. Dette kan være lett nyttig hvis du trenger å sende ut et rent signal basert på det innkommende støyende signalet, men krever at utgangen er innenfor et visst spenningsområde.

Analog Discovery 3, Analog Discovery Pro 3000 og Eclypse Z7 er tilgjengelig fra lager hos Elfa Distrelec AS, den autoriserte distributøren av Digilent i Norge.

Link: https://www.elfadistrelec.no/no/manufacturer/digilent/man_dgt