MOPS VFM Karte 4 Kanäle programmierbares analoges Tiefpassfilter (neue Kartenrevision)

Transkript

1 MOPS VFM Karte 4 Kanäle prorammierbares analoes Tiepassilter (neue Kartenrevision)

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3 Funktion 1. Funktion 6-polies analoes Tiepassilter mit prorammierbarer Grenzrequenz Butterworth oder Besselcharakteristik prorammierbar 4 identische, unabhänie Kanäle 4 Einansbereiche prorammierbar mit Sotware als automatisches Antialiasinilter verwendbar Bandberenzun z.b. zur Rauschminderun 2. Prinzip Einanssinal (hochpeelie Spannun) über externe BNC-Buchsen an der Rückwand oder über internen Analobus (z.b. von einer Verstärkerkarte) Dierenzeinäne an den BNC-Buchsen mit 4 prorammierbaren Verstärkuns-aktoren, ermölichen symmetrische oder unipolare Einansbereiche Option: Stromeinäne (z.b. 0-20mA oder +/-20mA) -3dB - Grenzrequenz prorammierbar in ca Stuen zwischen 2 und Hz Ausanspannunsbereich wählbar zwischen +/5 und +/-10 V Bereich zur Anpassun an andere Karten Ausabe des eilterten analoen Sinals über internen Analobus (z.b zu einer A/D Wandlerkarte) Option: analoe BNC-Testausäne an der Frontplatte MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 1

4 Technische Daten 3. Technische Daten 3.1. Einan Spannunseinäne Dierenzeinäne : 4 BNC-Buchsen an der Kartenrückwand, diese Einäne können nur benutzt werden, wenn die entsprechenden Kanäle nicht durch den internen Analobus belet sind Bezuspotential : alle 4 Kanäle mit eienem Bezuspotential, jedoch keine alvanische Trennun, zum MOPS-System!!! Einansspannunsbereiche : 4 Bereiche prorammierbar bei symmetrischen Bereichen : +/-30 V, +/-20 V, +/-10 V oder +/-5 V bei unipolaren Bereichen : 0-30 V, 0-20 V, 0-10 V oder 0-5 V Einansspannunsestikeit : +/- 90 Volt Einanswiderstand : dierentiell : 600 KOhm 300 KOhm ür jeden Einan eenüber Massepotential des MOPS-Systems Stromeinäne Stromeinäne stehen nur zur Verüun, wenn die MOPS-VFM Karte mit der entsprechenden Option ausestattet ist. Ausührun : 4 BNC-Buchsen an der Kartenrückwand mit interiertem Shuntwiderstand, diese Einäne können nur benutzt werden, wenn die entsprechenden Kanäle nicht durch den internen Analobus belet sind. Bezuspotential : alle 4 Kanäle mit eienem Bezuspotential, jedoch keine alvanische Trennun, zum MOPS-System!!! Strombereiche : 4 Bereiche prorammierbar bei symmetrischen Bereichen : +/-60 ma, +/-40 ma, +/-20 ma oder +/-10 ma bei unipolaren Bereichen : 0-60 ma, 0-40 ma, 0-20 ma oder 0-10 ma Stromestikeit : +/- 100mA durch Schmelzsicherun berenzt (Fuse 1 bis 4) Shuntwiderstand : ca. 108 Ohm Seite 2 F3-VFM* MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856)

5 Technische Daten 3.2. Ausan Ausanspannunsbereiche : Ausanswiderstand der Testausäne : +/- 10 V oder +/- 5 V wählbar durch Steckbrücken (siehe 4.2 Einans-und Ausansspannunsbereich) 200 Ohm (kurzschlussest) 3.3. Filterrequenz Unter "Grenzrequenz" ist diejenie Sinalrequenz zwischen Durchlass-und Sperrbereich zu verstehen, bei der die Ausans- eenüber der Einansamplitude um 3dB (ca. 30%) edämpt wird. minimale einstellbare Grenzrequenz: 2.0 Hz bei Besselcharakteristik 3.0 Hz bei Butterworthcharakteristik maximale einstellbare Grenzrequenz: Hz bei Besselcharakteristik Hz bei Butterworthcharakteristik Stuun der Grenzrequenz: 0.5 Hz ür Grenzrequenzen kleiner 256 Hz 1.0 Hz ür Grenzrequenzen zwischen 256 und 768 Hz 2.0 Hz ür Grenzrequenzen zwischen 768 und 1792 Hz 4.0 Hz ür Grenzrequenzen zwischen 1792 und 3840 Hz 8.0 Hz ür Grenzrequenzen zwischen 3840 und 7936 Hz 16.0 Hz ür Grenzrequenzen rößer 7936 Hz 3.4. Genauikeit Gleichspannunsübertraunehler: max. +/ % Osetehler: max. 200µV Abweichun der Grenzrequnenz: max. 1 % Dämpunsverhalten Butterworthcharakteristik: Sinalrequenz Dämpun ½ Grenzrequenz db ± 0.09 db Grenzrequenz 3.01 db ± 0.26 db 2 Grenzrequenz db ± 0.55 db MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 3

6 Technische Daten 3.5. Übertraunsunktion - Butterworthcharakteristik Durchlass [db] Phase [Grad ] Amplitudenan Phase Frequenz H ( 1 1 ) = j j mit: H ( ) j komplexe Übertraunsunktion des Filters Grenzrequenz des Filters Sinalrequenz j Amplitudenan: A( ) = H( ) Phasenan: IM( H ( )) Φ( ) = arctan RE( H ( )) Seite 4 F3-VFM* MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856)

7 Technische Daten 3.6. Übertraunsunktion - Besselcharakteristik Phase [Grad] Durchlass [db] Amplitudenan Phase Frequenz H ) = mit: H ( ) j ( j Sinalrequenz Grenzrequenz des Filters komplexe Übertraunsunktion des Filters + j j Amplitudenan: A( ) = H( ) Phasenan: 3.7. Abmessunen IM( H ( )) Φ( ) = arctan RE( H ( )) Standard MOPS-Steckkarte: Läne: 234 mm Breite: 129 mm Höhe: 21 mm MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 5

8 4. Hardwareeinstellunen 4.1. Übersicht über alle Steckbrückenelder Hardwareeinstellunen Fuse 1 Fuse 2 Fuse 3 Fuse 4 Steckbrückenelder JMP_R1 JMP_R2 JMP_R3 JMP_R4 Steckbrückeneld JMP_Sq Seite 6 F3-VFM* MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856)

9 Hardwareeinstellunen 4.2. Einans-und Ausansspannunsbereich Für jeden Filterkanal kann zwischen einem symmetrischen (z.b. +/- 10V) und einem unipolaren (wie z.b. 0 bis 10V) Einansbereich ewählt werden, dieser wird dann au einen Ausansspannunsbereich von +/- 5Volt oder +/- 10V abebildet. Für diese Einstellunen dienen die Steckbrückenelder JMP_R1 bis JMP_R4. Ist die VFM-Karte am internen Analobus aneschlossen, sind der Einans-und der Ausansbereich den Sinalquellen (z.b. MOPS-Verstärkerkarten) bzw. den Sinalzielen (z.b. MOPS-AD-Wandlern) anzupassen Symmetrische Einansbereiche Wird ein symmetrischer Einansbereich ewählt, kann bei Standardkarten zwischen +/-30V, +/-20V, +/-10V oder +/-5V (bei Option Stromeinäne : +/- 60mA, +/- 40mA, +/- 20mA oder +/-10mA) sotwareesteuert umeschaltet werden, dies ist jedoch nur mölich, wenn keine voreschaltete MOPS-Karte einen bestimmten Bereich erzwint. Steckbrückeneld JMP_Rx bei Ausansbereich von +/- 5Volt Steckbrückeneld JMP_Rx bei Ausansbereich von +/- 10Volt Unsymmetrische Einansbereiche Wird ein symmetrischer Einansbereich ewählt, kann bei Standardkarten zwischen 0-30V, 0-20V, 0-10V oder 0-5V (bei Option Stromeinäne : 0-60mA, 0-40mA, 0-20mA oder 0-10mA) sotwareesteuert umeschaltet werden. Steckbrückeneld JMP_Rx bei Ausansbereich von +/- 5Volt Steckbrückeneld JMP_Rx bei Ausansbereich von +/- 10Volt MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 7

10 Hardwareeinstellunen 4.3. Sinalquelle/Sinalausan Die Sinalquelle kann ür jeden einzelnen Kanal zwischen dem Dierenzeinan an der BNC-Buchse der Kartenrückwand und dem internen Analobus ewählt werden, dazu dient das Steckbrückeneld JMP_Sq. Erhält ein Filterkanal sein Einanssinal vom Analobus so ist die entsprechende BNC- Buchse nicht mehr nutzbar. In jedem Falle ist die entsprechende Kanalruppe des Analobusses auszuwählen die von den Ausanssinalen der MOPS-VFM Karte belet werden, erhält das Filter auch seine Einanssinale vom Analobus so beleen diese die leiche Kanalruppe Verwendun der BNC-Einansbuchsen Alle Kanäle bei denen diese Variante ewählt wurde, besitzen ihr eienes Minuspotential, es besteht jedoch keine alvanische Trennun zum restlichen MOPS-System Koniuration ür die 1.Gruppe des Analobusses (K1-4) Koniuration ür die 2.Gruppe des Analobusses (K5-8) Seite 8 F3-VFM* MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856)

11 Hardwareeinstellunen Koniuration ür die 3.Gruppe des Analobusses (K9-12) Koniuration ür die 4.Gruppe des Analobusses (K13-16) Einan am internen Analobus Die Kanäle die in dieser Anschlussart koniuriert sind, erhalten ihre Sinale über den internen MOPS-Analobus, der die Ausansspannunen von Verstärkern, Filtern oder anderen Sinalaubereitunskarten ührt. Diese analoe Verschaltun von MOPS-Karten erolt in der Reel in Gruppen zu vier Kanälen Koniuration ür die 1.Gruppe des Analobusses (K1-4) MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 9

12 Hardwareeinstellunen Koniuration ür die 2.Gruppe des Analobusses (K5-8) Koniuration ür die 3.Gruppe des Analobusses (K9-12) Koniuration ür die 4.Gruppe des Analobusses (K13-16) Seite 10 F3-VFM* MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856)

13 Einsatzbeispiel 5. Einsatzbeispiel Antialiasinilter ohne Frequenzbeschränkun des Einanssinals Vorraussetzunen: 6-polies Butterworthilter unbekanntes Einanssinal zwischen -10 und +10 Volt nacheschaltetes A/D-Wandlersystem mit 12 bit bei +/- 10 Volt Abtastrate: 1.0 khz Dimensionierun: Nach dem Abtasttheorem nach 'Shannon' dar die höchste Sinalrequenz vor der Abtastun maximal der halben Abtastrate entsprechen. Bei beliebiem Einanssinal kann diese Forderun nur näherunsweise erüllt werden. Möliches Kriterium ür die Auswahl der Grenzrequenz: Dämpun bei halber Abtastrequenz so roß das beliebier Einanspeel < 10 Volt au < 1 diit reduziert wird. benötite Dämpun bei 500 Hz (halber Abtastrate): 10V 20 lo10 66dB 488. mv benötite Grenzrequenz: ca. 140 Hz Obies Beispiel kann als "worst case" Abschätzun anesehen werden, in der Praxis wird häui ein Verhältnis zwischen Grenzrequenz und Abtastrate von 1:5 ewählt. Dies ist bei einem Butterworthilter und obiem Genauikeitskriterium nur dann zulässi, wenn sicherestellt werden kann, dass das Einanssinal (inklusive Störsinale) bei Frequenzen rößer der halben Abtastrate nur noch Amplituden kleiner 13% des Einansbereichs enthält. MOPS-Hardware-Manual (Ausabe 5856) F3-VFM* Seite 11