Equipos de Prueba y Medida

Digitalizadores con interfaz PCIe de 16 canales (Gen 3)

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Los primeros digitalizadores del mundo que utilizan la interfaz PCIe de 16 canales (Gen 3) para la transmisión masiva de datos generaron un enorme interés en los medios técnicos este mes de marzo. Las tarjetas pueden transmitir los datos adquiridos a través del bus a una velocidad de 12,8 GB/sg. Ahora Spectrum Instrumentation ha lanzado una variante diseñada para aplicaciones de doble canal.

El nuevo modelo cuenta con la misma velocidad de transferencia y la iguala con un muestreo síncrono de 3,2 GS/sg y 12 bits en cada canal. Esto significa que no se pierde ningún dato, incluso cuando la tarjeta está adquiriendo datos con ambos canales funcionando a su máxima velocidad de muestreo. El bus ultrarrápido permite transferir todos los datos directamente a la memoria del PC para su almacenamiento, o incluso a las GPU basadas en CUDA para su procesamiento y análisis.

El nuevo modelo M5i.3321-x16 está diseñado para manejar una gran variedad de señales. La rápida velocidad de muestreo y la alta resolución de la unidad están respaldadas por una electrónica frontal funcional con un ancho de banda de 1 GHz, rangos de escala completa programables de ±200 mV a ±2,5 V y offset variable. Para permitir la captura de formas de onda largas y complejas, hay una memoria de 4 GB (2 GSamples) en la placa. Si es necesario, puede ampliarse hasta los 16 GB (8 GSamples). La memoria a bordo puede funcionar como un buffer en anillo, como un registrador de transitorios, o como un buffer FIFO, para transmitir los datos adquiridos directamente a través del bus. También puede dividirse en segmentos para registrar múltiples eventos, incluso cuando se producen con velocidades de disparo muy rápidas. Los eventos de disparo se marcan con la hora y se dispone de una serie de sofisticados modos de disparo (como software, ventana, rearme, lógica y retardo) para ayudar a garantizar que nunca se pierdan los eventos importantes.

La tarjeta M5i.3321-x16 ofrece una resolución de 12 bits. Las mediciones se realizan con mayor precisión y mejor relación señal/ruido en comparación con las realizadas con instrumentos de prueba más convencionales de 8 bits. Además, la resolución adicional permite a los usuarios capturar señales pequeñas que pueden sobrepasar a las más grandes, revelando los detalles finos de la señal que a menudo se pierden con dispositivos de menor resolución.

La instalación de la tarjeta en un PC la convierte en un instrumento de prueba que puede utilizarse para adquirir y analizar señales en una enorme variedad de aplicaciones. El panel frontal dispone de conectores SMA para las entradas de canal, entradas y salidas de reloj y disparo, así como cuatro líneas de E/S digitales multifuncionales. Las conexiones adicionales de reloj y disparo permiten sincronizar la tarjeta con digitalizadores adicionales u otros dispositivos de medición. Este conjunto de características hace que el modelo sea muy adecuado para capturar las señales rápidas que se encuentran en la fibra óptica, la espectrometría de masas, las pruebas de semiconductores, la grabación de RF, la IA, el radar, el LIDAR, las comunicaciones, la astronomía y la tecnología cuántica.

Dos ventiladores, montados en la parte trasera de la tarjeta, proporcionan la refrigeración al transportar el calor fuera del ordenador a través de los orificios de las placas frontales. Gracias a este diseño, el usuario no tiene que preocuparse de si el PC tiene suficiente flujo de aire interno para refrigerar la tarjeta.

Oliver Rovini, Director Técnico, afirma: "Con el modelo M5i.3321-x16, hemos creado un paquete que optimiza la relación coste/rendimiento para los usuarios de nuestra familia M5i que necesitan una adquisición de señales de doble canal. Esta nueva tarjeta ofrece un rendimiento excepcional para cualquiera que necesite capturar y analizar señales en el rango de MHz a GHz. Su capacidad para transmitir los datos, con la misma rapidez con la que se adquieren, directamente al entorno del PC abre la puerta a cualquiera que desee utilizar el último hardware de CPU y GPU para el procesamiento y análisis de señales. Por ejemplo, hemos probado la tarjeta funcionando a toda velocidad y realizando transferencias de datos RDMA directas a una GPU Nvidia modelo RTX A4000. Una vez allí, la GPU, con sus 6144 núcleos, puede realizar funciones complejas como el promedio continuo, para la reducción del ruido, y MPoint-FFT, para el análisis espectral. Esto supone un procesamiento sin fisuras de todos los datos transmitidos, incluso cuando el digitalizador está muestreando las señales entrantes a 3,2 GS/s en ambos canales".

La capacidad de transmitir datos directamente a una GPU CUDA es posible utilizando el paquete SCAPP (Spectrum's CUDA Access for Parallel Processing) de la compañía, que está disponible como opción de bajo coste. SCAPP incluye los controladores necesarios para el soporte de la GPU CUDA y permite a los usuarios desarrollar sus propias rutinas de procesamiento. Para ayudar a empezar, el paquete incluye ejemplos de trabajo que pueden modificarse y construirse a partir de ellos.

Las tarjetas vienen con todas las herramientas necesarias para utilizarlas en un PC con sistema operativo Windows o Linux. Se proporciona un kit de desarrollo de software (SDK) para que las tarjetas puedan programarse con casi cualquier lenguaje popular. Esto incluye C, C++, C#, Delphi, VB.NET, J#, Python, Julia, Java, LabVIEW y MATLAB. El SDK contiene todas las bibliotecas de controladores necesarias, así como ejemplos de programación. Como alternativa, para los usuarios que no quieran escribir un código propio, la empresa ofrece SBench 6 Professional. Este potente software de medición proporciona un control total de la tarjeta, junto con una serie de funciones de visualización, análisis, almacenamiento y documentación de datos.

Como todos los productos de Spectrum Instrumentation, la tarjeta M5i.3321-x16 tiene una garantía de producto de 5 años, con actualizaciones gratuitas de software y firmware, así como asistencia al cliente, directamente del equipo de ingeniería, durante toda la vida útil del producto. La M5i.3321-x16 ya está disponible. El nuevo modelo se une a otros dos productos de la serie M5i lanzados en marzo de 2022. Los modelos son la M5i.3330-x16, una tarjeta de un solo canal que puede muestrear a velocidades de hasta 6,4 GS/s, y la M5i.3337-x16, una tarjeta de doble canal que ofrece un muestreo síncrono de 3,2 GS/s en ambos canales, y los 6,4 GS/s completos en un solo canal. Estas tarjetas ofrecen un ancho de banda de 2 GHz.

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