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NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - skar - 23.03.2015 17:34
Hallo,
ich bin jetzt mit meinen Programmierkenntnissen zu FPGAs schon ein Stück weiter, aber jetzt habe ich mal wieder eine Frage. Ich benötige eine höhere Auflösung meines Ausgangssignals. Das Modul NI PXI 7853R hat eine Auflösung von I16 und einen Ausgabebereich von +/- 10 V. Ich habe für dieses Modul keine Einstellungen gefunden, die den Spannungsbereich verkleinern. Jetzt ist meine Frage, wie man das anders realisieren könnte. Ich habe schon ein bisschen gelesen und bin auf PWM gestoßen. Kann ich das so erreichen? Oder gibt es noch eine andere Methode, die besser passt?
Und wenn PWM die Methode der Wahl ist, hat jemand Erfahrung damit?
Viele Grüße
skar
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergößern - GerdW - 24.03.2015 08:53
Hallo skar,
Zitat:Auflösung meines Ausgangssignals. Das Modul NI PXI 7853R hat eine Auflösung von I16 und einen Ausgabebereich von +/- 10 V.Du redest anscheinend von einem normalen AO-Signal. Und die sind bei der 7853R lt. Spec nur als ±10V-Ausgang vorhanden…
Zitat:Ich habe schon ein bisschen gelesen und bin auf PWM gestoßen.Was erhoffst du dir davon? PWM bedeutet, dass dein Signal hochfrequent getaktet wird - wenn du dann ein "stabiles" AO-Signal generieren willst, müsstest du einen Tiefpass nachschalten! Ich sehe in dieser Kombination keinen "Auflösungsgewinn"…
Vorschlag: Bau dir eine simple OPV-Schaltung auf mit einer Verstärkung von 0.5 oder 0.25 (je nach Bedarf). Damit kannst du dann dein ±10V-Signal auf ±5V oder ±2.5V "verstärken" - deutlich genauer jedenfalls als du es jemals per PWM/Tiefpass hinbekommen würdest…
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergößern - skar - 24.03.2015 14:57
Hallo GerdW,
ja, ich habe auch schon daran gedacht. Für meinen Aufbau brauche ich einen Spannungsbereich am FPGA Ausgang von +/- 2,5 V. Ich habe schon versucht mit solchen Abschwächern zu arbeiten:
http://www.minicircuits.com/pdfs/HAT-3+.pdf
Das hat aber nicht richtig funktioniert. Ich habe erwartet, dass ich bei einem -6 dB Attenuator auf die Hälfte der Ausgangsspannung komme. Bei 10 Volt am FPGA Ausgang komme ich aber auf 625 mV bei nachgeschaltetem Attenuator laut Oszi. Ich wollte auch noch mit einem BNC T-Stück testen, ob der FPGA vielleicht nicht gegen den Attenuator ankommt. An dem T-Stück ist dann von der einen Seite der FPGA-Ausgang dran, die andere geht ins Oszi und sobald ich den Attenuator an den dritten Ausgang vom T-Stück anschließe, geht die Spannung in die Knie (auf 625 mV). Das versteh ich ehrlich gesagt nicht. Ich habe den Attenuator mithilfe einem Netzwerkanalysator und der WaveGen-Funktion vom Oszi getestet und da ist alles i.O.
Die Idee für die PWM war, dass ich wenn ich nur schnell genug wechsel zwischen 0 und 1 bit am AO des FPGA, kann ich im Mittel unter den Wert für 1 bit kommen. Vielleicht habe ich auch das Prinzip der PWM nicht richtig verstanden. Habe mir das gerade erst angelesen.
Am Ausgang des FPGA ist ein HV-Modul, das einen Piezokristall ansteuert, angeschlossen. Auf dem FPGA soll ein PII² Regler laufen. Bis jetzt kriege ich schon Ergebnisse alleine mit dem P-Regler. Sobald ich den I-Regler dazuschalten will, fliegt mir alles um die Ohren. Ich habe sehr kleine Gains für die einzelnen Regelanteile einstellen müssen, um überhaupt ein vernünftiges Signal zu bekommen. Dann habe ich bemerkt, dass die im Bit-Bereich regeln. Deswegen denke ich, dass ich eine größere Auflösung brauche!
Ich hoffe, ich habe meine Gedanken gut genug dargelegt.
Vielen Dank für die Hilfe!
skar
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - GerdW - 24.03.2015 15:27
Hallo skar,
mir ist nicht ganz klar, was du mit diesem Attenuator erreichen willst, was nicht auch mit einem simplen Spannungsteiler aus nur einem Poti ginge. Zumal solch ein Poti die Möglichkeit bieten würde, eine hochohmigere Stromsenke für deinen AO-Ausgang zu bieten als dieser 50Ohm-Wellenwiderstand…
Du brauchst also ein ±2.5V-Signal. Das reduziert deine 16bit-Auflösung also auf 14bit. Reichen dir diese 14Bit nicht für deine Aufgabe aus? Kann dein "HV-Modul, das einen Piezokristall ansteuert" überhaupt mit solch genauen Signalen umgehen? Was spricht gegen ein Dithering (d.h. schnelles Umschalten zwischen zwei benachbarten Ausgabewerten), um einen Zwischenwert zu simulieren?
Beispiel:
Nehmen wir an, dein AO könnte die Werte 2.0V und 1.9V ausgeben, du benötigst aber 1.94V. Wenn du jetzt in schneller Folge 4mal 2.0V und 6mal 1.9V ausgibst, was wird wohl der gemittelte Ausgabewert sein?
Das ist kein PWM, sondern Dithering…
(Bei einer PWM würdest du 194mal 10V und 806mal 0V ausgeben.)
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - skar - 24.03.2015 15:39
Hallo GerdW,
mit diesem Attenuator wollte ich das gleiche erreichen wie mit dem dem OPV, den du mir vorgeschlagen hast. Und die lagen halt gerade rum! Ich dachte dann muss ich nicht mit Krokoklemmen an ein BNC-Kabel, was immer ein bisschen doof aussieht, aber natürlich auch geht!!!
Warum habe ich dann nur noch 14 bit? und über was für einen Bereich? Sorry, das habe ich nicht ganz verstanden.
Vielen Dank für die Erklärung zum Dithering! Da habe ich wohl etwas falsch verstanden! Ich habe noch nicht so viel mit Elektronik gearbeitet und kenne leider viele Begriffe nicht! Aber genau so etwas meinte ich! Dann werde ich so etwas mal implementieren!
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - GerdW - 24.03.2015 15:43
Hallo skar,
deine AOs werden in den Specs mit 16bit Auflösung angegeben bei ±10V Spanne.
Wenn du jetzt eine Spanne von ±2.5V benötigst, hast du nur noch ein Viertel des Bereichs zur Verfügung - dir fehlen also 2 von den 16bit Auflösung. Macht also 14bit Auflösung…
Oder um das mal mit HEX-Werten zu hinterlegen: die ±10V werden im Bereich 0x8000 bis 0x7fff dargestellt, die ±2.5V dagegen im Bereich 0xE000 bis 0x3ffff…
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - skar - 24.03.2015 15:55
Hallo GerdW,
achso ist das gemeint. Aber ich habe dann doch immer noch die gleiche Auflösung im Spannungsbereich: 1 bit entspricht 0.00030517578125 V.
Ist ja egal, ob ich 20 / 2^16 oder 5 / 2^14 rechne! Und diese Auflösung reicht eben nicht. Ich möchte gerne Werte unter 0.00030517578125 V ausgeben können. Und dafür habe ich gedacht ich schalte schnell hintereinander 0 bit und 1 bit bzw. 0 V und 0.00030517578125 V um die Auflösung sozusagen zu verbessern.
Und das HV-Modul sollte schon mit solch kleinen Werten umgehen können! Bisher ist der Regelkreis analog aufgebaut und soll jetzt digitalisiert werden!
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - GerdW - 24.03.2015 15:57
Hallo skar,
dann probiere doch mal das Dithering aus…
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - GerdW - 24.03.2015 18:17
Nachtrag:
Wenn es dir um die Auflösung geht, solltest du entweder die schon eingangs erwähnte OPV-Schaltung verwenden. Du erreichst damit eine 4fach höhere Auflösung, wenn du von ±10V auf ±2.5V "verstärkst".
Wenn dein HV-Verstärker einen hochohmigen Eingang hat, kannst du auch einen Spannungsteiler verwenden. Ich empfehle dann temperaturstabile Präzisionswiderstände…
RE: NI PXI 7853R - Output Auflösung vergrößern - skar - 25.03.2015 15:34
Okay...ich mach das erst mal und meld mich wieder, wenn ich fertig bin!