Al ejecutar el procesamiento en la FPGA integrada, los digitalizadores pueden reducir la cantidad de datos que deben almacenarse o transferirse para su posterior análisis.
La nueva opción admite el promediado de señales con tasas de repetición de hasta 2 millones de eventos por segundo y está disponible para los 52 modelos de la serie 59xx, tanto en formato PCIe como Ethernet (LXI).
Procesamiento de señales directamente en la FPGA
El promediado por suma permite combinar varias adquisiciones de una señal repetitiva para reducir la influencia del ruido aleatorio no correlacionado.
La nueva función de Spectrum Instrumentation realiza este procesamiento directamente en el hardware del digitalizador, sin necesidad de transferir previamente todas las adquisiciones a un ordenador para su tratamiento. Según la compañía, la implementación mediante FPGA permite procesar formas de onda de hasta 64 KiSamples por adquisición, incluso con tasas de repetición elevadas.
Oliver Rovini, director de Tecnología de Spectrum Instrumentation, destaca que la función está orientada a aplicaciones en las que las señales de bajo nivel pueden quedar ocultas o distorsionadas por el ruido. Entre los ámbitos de utilización mencionados por el fabricante figuran la espectrometría de masas, lidar, radioastronomía, automatización, radar, biomedicina, física nuclear, comunicaciones y sonar.
Digitalizadores de 16 bits con velocidades de hasta 125 MS/s
La serie 59xx de Spectrum Instrumentation comprende 52 modelos, distribuidos entre 24 variantes de tarjetas PCIe y 28 instrumentos basados en Ethernet. Los equipos ofrecen velocidades máximas de muestreo en tiempo real comprendidas entre 5 y 125 MS/s, con una resolución de 16 bits. Las tarjetas PCIe están disponibles con configuraciones de 1 a 8 canales de entrada, mientras que los instrumentos independientes ofrecen entre 4 y 48 canales.
Spectrum también permite conectar tarjetas PCIe mediante su sistema propietario Star-Hub, con el que pueden configurarse sistemas de adquisición de hasta 128 canales completamente sincronizados. Las tarjetas PCIe admiten la transferencia de datos adquiridos a un ordenador o una GPU a través del bus, con velocidades de hasta 700 MB/s. La nueva función de promediado se incorpora a esta gama como una opción adicional de procesamiento de señales.
Mejora de la relación señal/ruido mediante promediado
El promediado por suma es una técnica de procesamiento en el dominio del tiempo que combina múltiples adquisiciones de una misma señal. Cuando la señal es repetitiva y el ruido es aleatorio y no correlacionado, el promediado permite reducir la contribución del ruido y recuperar detalles que pueden quedar ocultos en una adquisición individual. Según Spectrum Instrumentation, en condiciones ideales la mejora de la relación señal/ruido es proporcional a la raíz cuadrada del número de mediciones promediadas.
Por ejemplo, el promediado de 64 adquisiciones puede proporcionar una mejora de la SNR de hasta 12 dB, equivalente a un aumento aproximado de 2 bits en la resolución de medida.
La compañía presenta esta función como una forma de ampliar las capacidades de medida de sus digitalizadores de 16 bits, especialmente cuando se trabaja con señales de amplitud reducida.
Ejemplo de adquisición de señales de 300 µV
Spectrum Instrumentation ilustra el funcionamiento del promediado con un ejemplo realizado mediante el digitalizador M2p.5962. En esta prueba se adquiere una señal de aproximadamente 300 µV utilizando una frecuencia de muestreo de 125 MS/s. En la adquisición original, la señal queda completamente oculta por el ruido aleatorio. Al promediar ocho adquisiciones, comienzan a distinguirse detalles que no son visibles en la captura individual, incluidos tres pulsos separados por intervalos de 3,6 µs. El promediado de 64 adquisiciones mejora aún más la calidad de la señal y permite identificar un pulso de aproximadamente 300 µV, seguido de otros pulsos de menor amplitud. Este ejemplo muestra cómo el procesamiento por promediado puede facilitar la observación de señales repetitivas de bajo nivel en presencia de ruido.
Disponible para los 52 modelos de la serie 59xx
La nueva opción de firmware se comercializa con la referencia M2p.xxxx-spavg. Spectrum Instrumentation confirma que está disponible de inmediato para los nuevos digitalizadores de la serie 59xx.
También puede instalarse como actualización en campo en las unidades existentes, lo que permite incorporar la función de promediado sin sustituir el digitalizador.
