Ist RedPitaya das bessere Oszilloskop?

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Auch ein komplexer Einsatz der Messbox ist möglich

Wie schon erwähnt liefern die beiden breitbandigen Analogausgänge lediglich einen Hub von maximal 2 V_ss bei fehlender Last, mit 50-Ω-Abschluss reduziert es sich auf die Hälfte. Die Grenzen der Quellenspannung liegen dabei bei ±1 V, d. h. bei einer Offset-Zugabe reduziert sich der Hub ebenfalls. Auch hier ist in erster Linie der Störabstand von Bedeutung.

Für eine objektive Bewertung ist ein externes Messgerät anzuschließen, um nicht die Störanteile durch das interne Oszilloskop mitzumessen. Ein konventionelles analoges Oszilloskop erlaubt hier eine gültige Aussage. Gegenüber Vollaussteuerung mit 2 V_ss beträgt das Grundrauschen hier ca. 1 mV_ss, das entspricht einem Abstand von 66 dB. Idealerweise müsste das 10-fache Verhältnis vorliegen, also etwa 86 dB. Somit sind eigentlich 14 Bit nicht real nutzbar, sondern etwa nur 11 Bit. Um bei kleinen Signalen nicht zu schlecht zu werden, wäre ein Ausgangsteiler empfehlenswert, damit wenigstens ein Störabstand von 10 bis 11 Bit erhalten bleiben.

RedPitaya mit zwei Analoggeneratoren

Der RP verfügt über zwei Analoggeneratoren, die aus einer Quelle betrieben werden. Es eröffnen sich Anwendungen, bei denen die zwei Signale synchron zueinander laufen – das wäre bei zwei separaten physischen Geräten nur per Synchroneingang an mindesten einem möglich. Was muss bei zwei frequenzgleichen Signale getan werden, die fester Phasenlage zueinander stehen sollen? Da kommt selbst der RP in Not. Eine wählbare Phaseneinstellung zwischen den Generatoren existiert nämlich nicht.

Als Lösung kommt lediglich die Möglichkeit infrage, für beide Generatoren Signale zu laden per File-Upload, die dann in sich bereits die gewünschte Phasenverschiebung tragen. Doch ein weiterer Trick ist erforderlich: Einer der Generatoren triggert den anderen. Da kommt der externe Triggereingang ins Spiel (E1/Pin3 bzw. DIO0_P). Allerdings: Er benötigt einen brauchbaren Pegel, der mit ausschließlich passiven Bauelementen kaum aus dem Generatorausgang zu gewinnen ist, da die hauseigenen Generatoren lediglich einen Spannungshub von 2 V_ss liefern können. Also müsste schon so eine Art Buffer oder Inverter vor dem Triggereingang sein.

Obwohl die etwas spartanisch anmutende App für Oszilloskop und Generator keine Möglichkeit vorsieht, eine feste Phasenbeziehung unter den Kanälen einzustellen, so ist es dem fortgeschrittenen Anwender per direkten Register-Zugriff möglich. Hierzu ist allerdings etwas mehr Aufwand nötig. Weitere analoge Ports sind über Pfostenanschlüsse erreichbar und nutzbar. Hierbei handelt es sich um vier analoge Eingänge mit einer Auflösung von 12 Bits und einer maximalen Abtastfrequenz von 100 kHz, was durchaus noch für den Audiobereich nutzbar ist. Es würde einer Multimeter-Auflösung von 3 ¾ Digit entsprechen. Ebenfalls vier Ports können Analogwerte liefern, die durch PWM entstehen und tiefpassgefiltert sind. Laut Registerbeschreibung handelt es sich um 156 Stufen (100 Prozent = 1,8 V), die hier pro Kanal zur Verfügung stehen.

Das besondere Verhalten der Ausgänge

Die Ausgänge haben hier jedoch ein spezielles Verhalten, die nicht nur die knapp 8 Bit berücksichtigen, sondern insgesamt etwa eine Auflösung von 11,3 Bit. Neben der 8 Bit als direkte Wertzuweisung stehen nämlich noch weitere 4 Bit unterhalb zur Verfügung, die eine zyklische Varianz des Capture-Compare-Zählers bewerkstelligen und somit zu einer De-facto-Vergrößerung der Auflösung führen. Weitere 16 digitale Ports sind nutzbar, deren Richtung (Input/Output) individuell konfigurierbar ist. Für eine Schalt- und Zustandskontrolle ist dies sicher brauchbar, auch wenn der Pegel bei 3,3 V liegt.

Eine etwas aufwendigere Anordnung mit mehreren RPs in einer Produktionslinie ist denkbar: In der Firmware ist lediglich an einer Stelle (Datei interfaces) eine veränderte IP-Adresse einzutragen, schon lassen sie sich auch getrennt und definiert ansprechen. Die fertigen Applikationen, die standardmäßig und im Bazar bereitstehen, beinhalten eigentlich nur einfachste Funktionen – speziellere Mess- und Prüfprozesse sind entweder als Applikation selbst zu entwickeln oder es ist eine Konsolensteuerung aufzubauen, die natürlich die Einschränkung impliziert, nicht mehr direkt netzwerkfähig zu sein. Der bereits oben angesprochene direkte Register-Zugriff geschieht etwa mit einem Tool wie PuTTy, einem freien SSH-Client (Secure Shell). Damit lassen sich jedoch nicht nur die Register auf tiefster Ebene ansprechen, sondern auch die Apps mit gewünschten Parametern starten.

AUFGEDREHT

Raspberry Pi 2 B unter der Lupe

* Dieter Stotz ist Entwickler für Sensorik und Signalverarbeitung und betreut entwicklungsbegleitend die Belange der EMV.

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