Eszközök

A DSP-labor rendelkezik szinte minden olyan eszközzel, amelyet a jelfeldolgozással kapcsolatos kutatások és fejlesztések, illetve a hangszintézis feladatköre megkíván. A labor felszereltségéből adódó nagy előny az, hogy az itt dolgozó, tanuló vagy kutató munkáját olyan fejlett, esetenként igen drága műszerek segítik, amelyek még az iparban sem túl elterjedtek.

A mérési és fejlesztési feladatok végrehajtása során az egyik legfontosabb a Lecroy gyártmányú digitális oszcilloszkóp, amelynek főbb funkciói a következők:

• 500 Msample/sec, 500 MHz analóg sávszélességel rendelkező bemenetek, amelyek már elegendőek a mérések és fejlesztések során felmerülő jelformák megjelenítéséhez.
• Beépített real-time analizátor funkciók a mért jel főbb tulajdonságainak azonnali meghatározásához (amplitúdó, frekvencia, fel/lefutási idő, effektív érték stb.).
• Jól paraméterezhető FFT modul (pontszám, ablakfv. stb.), a jel összetevőinek meghatározásához.
• A szabványos interfészek (RS-232, GPIB) által lehetőség nyílik a műszer számítógéphez való kapcsolódására, ezáltal a mért adatok tárolására és dokumentálására.

1. ábra: A Lecroy LT342 digitális oszcilloszkóp

Másik igen fontos műszerünk a HP gyártmányú heterodin spektrumanalizátor. Fontosabb tulajdonságai, illetve funkciói a következők:

• A 20 Hz-től 40 MHz-ig terjedő frekvenciaintervallumban képes mérésekre, azaz lefedi a műszertechnikában vagy az audiotechnikában szokásos sávokat, de magasabb frekvenciás (RF) mérésekre is alkalmas;
• 100 dB-es dinamikatartománya igen pontos mérések végrehajtására teszi képessé;
• Tracking generátora révén képes hálózatok, rendszerek amplitúdókarakterisztikájának mérésére;
• A szabványos interfész (GPIB) által lehetőség nyílik az analizátor számítógéphez való kapcsolódására, ezáltal a mért adatok tárolására és dokumentálására.

2. ábra: FIR szűrő amplitúdókarakterisztikájának mérése HP 3585B spektrumanalizátorral

• Amplitúdó- és fáziskarakterisztika mérésére is alkalmas, tehát a komplex átviteli függvény is megmérhető. Korlátozott mértékben impedanciamérésre is használható.
• 5 Hz ... 3 GHz frekvenciatartománya lehetővé teszi szenzorhálózatok kommunikációjára szolgáló áramkörök mérését, megtartva az audio sávban történő mérések lehetőségét is.
• Aktív mérőfeje révén 500 MHz-ig képes nagyimpedanciás mérésekre.
• 4 mérőcsatornája flexibilisen programozható. BNC- és N-csatlakozókkal is rendelkezik, hálózatok szórási paraméterei is mérhetők.
• Min. 90 dB dinamikájú méréseket lehet végrehajtani.
• Lineáris, logaritmikus söprési módok választhatók ki. Egyes áramkörök működéséhez DC biasra is szükség van, az analizátor ennek kiadására is képes.
• A megjelenítés testre szabható, a mérési eredmények többféleképpen (pl. USB) letölthetők.

   

  

  3. ábra: az Agilent E5061B hálózatanalizátor.

   

  Az imént említett műszerek által kínált mérési lehetőségek tárházát tovább gazdagítja az Agilent által gyártott programozható jelgenerátor, amelynek kimeneti frekvenciája, amplitúdója és jelformája széles skálán állítható. A jelgenerátor számítógépes interfészeinek (GPIB, Ethernet, USB) köszönhetően lehetőség nyílik a generátor kimeneti jelének programozására is, ami kifejezetten előnyös az eszközök hosszú távú vizsgálata esetén, vagy ha a mérés során speciális jelformára van szükség.

   

  A laborban az említett műszereken kívül sok egyéb általános célú műszer is megtalálható:

  • Széles kimeneti tartománnyal és áramkorláttal rendelkező labor-tápegységek a vizsgálat vagy élesztés alatt álló áramkörök megfelelő táplálására.
  • Multiméterek az általános villamos mennyiségek mérésére.
  • Általános célú jelgenerátorok.

  A jelfeldolgozási algoritmusokat a laborban található jelprocesszort tartalmazó EZ-KIT fejlesztői kártyák segítségével lehet implementálni. Ezek a kártyák rendkívül széles területet fednek le:

  • ADSP-21061, ADSP-21065, ADSP-21364, ADZS-21489 lebegőpontos DSP-k, amelyek számábrázolásuknak köszönhetően alkalmasak bonyolult audio, nagypontosságú mérési, szabályozási feladatok ellátására.
  • ADZS-SC589-Mini: a két darab 32 bites lebegőpontos SHARC mag és egy ARM Cortex-A5 mag segítségével a processzor nagy számítási teljesítményt és pontosságot igénylő audio, méréstechnikai és szabályozási feladatok ellátására alkalmas. A kártyán található Ethernet adapternek köszönhetően könnyen integrálható modern kommunikációs rendszerekbe.
  • ADZS-SHAUDIO-EZEXT: 24 bemeneti és 12 kimeneti analóg csatornával rendelkező kiegészítő kártya a ADZS-21489 fejlesztői kártyához. Több-kimenetű több-bemenetű audio és mérő rendszerek megvalósítására alkalmas.
  • ADSP-BF533, ADSP-BF537 fixpontos processzorok, amelyek átmenetet képeznek a DSP és a beágyazott processzorok között oly módon, hogy mindkét terület előnyös tulajdonságait egyesítik. Ezek segítségével implementálható minden olyan feladat, amelynek megoldásához szükség van egy vagy több jelfeldolgozó algoritmus és az ezeket kiszolgáló egyéb funkciók ellátására is. A processzor széles perifériakészlete és magas erőforrása miatt alkalmas Etherneten, illetve USB-n keresztüli kommunikációra és operációs rendszer futtatására is.
  • ADSP-2181 fixpontos DSP, alacsony erőforrásokkal rendelkező processzor, amely főleg egyszerűbb mérési és audio algoritmusok végrehajtására alkalmas.

  A fenti jelfeldolgozó kártyák nagy részét és a hozzájuk tartozó szoftver eszközöket az Analog Devices adományozta laboratóriumunknak. A jelfeldolgozó kártyák a hallgatók szélesebb körében teszi lehetővé a jelfeldolgozás gyakorlatának oktatását, ugyanakkor kutatási feladatokban is felhasználhatók.

   

  3. ábra: Az ADSP-BF537 fejlesztőkártya	4. ábra: Az ADSP-2181 fejlesztőkártya

  
   

   

  A jelfeldolgozó kártyákon futó programok fejlesztését és debuggolását a Visual DSP++ fejlesztő rendszer segíti, amely egyaránt alkalmas C, illetve assembler programok fejlesztésére is, továbbá támogatja egy beépített operációs rendszer kezelését is.

   

  A gyári DSP kártyák mellett több saját fejlesztésű DSP és FPGA alapú kártya áll rendelkezésre.

   

  A laborban találhatók továbbá olyan eszközök is, amelyek alkalmasak akusztikai és rezgésanalízisre is. Ezen mérések a Brüel & Kjaer által gyártott nagypontosságú és pontosan ismert karakterisztikájú szenzorokon, illetve a hozzájuk tartozó processzorvezérelt programozható mérőerősítőn alapulnak. A szenzorok által szolgáltatott jelek azonos időben való felvételét a nyolcsávos FOSTEX digitális merevlemezes adatrögzítő teszi lehetővé, amely audio jelek felvételére is alkalmas.

   

   

  A DSP laborban található fontosabb eszközök listája:

   

  Oszcilloszkópok:

  LeCroy	LT342	Digitális oszcilloszkóp
  Iwatsu	DS-6612	Digitális oszcilloszkóp
  Tektronix	TDS-320	Digitális oszcilloszkóp
  PicoScope	2207A	Digitális oszcilloszkóp
  Hitachi	V-212	Analóg oszciloszkóp (2 db)
  Testec Elektronik	TT-SI 50	50 MHz-es differenciális mérőfej

  
   

  Spektrumanalizátor:

  HP

  3585B

  Heterodin spektrumanalizátor

  Hálózatanalizátor:

  Agilent	5061B	hálózatanalizátor
  Agilent	41800A	aktív mérőfej

  Jelgenerátorok:

  Agilent	3322OA	Programozható függvénygenerátor
  Hameg	HM8030	Függvénygenerátor (2 db)
  Hameg	HM8131	Programozható függvénygenerátor
  Brüel & Kjaer	1051	Nagypontosságú szinuszgenerátor
  Philips	PM5192	Függvénygenerátor
  HP	HOI-3722	Zajgenerátor (2 db)

  Egyéb műszerek:

  Krohn-Hite	3322	Programozható szűrő
  Hameg	HM7042	Tápegység (3 kimenetű)
  Hameg	HM8040	Tápegység (3 kimenetű - 2 db)
  Hameg	HM8011	Digitális multiméter
  Brüel & Kjaer	Nexus 2693	Programozható erősítő
  Brüel & Kjaer	BK 2638	Jelkondícionáló erősítő
  Brüel & Kjaer	BK 2637	Előerősítő
  Brüel & Kjaer	BK 2634	Töltéserősítő (4 db)
  Brüel & Kjaer	BK 2626	Töltéserősítő (2 db)
  Brüel & Kjaer	BK 1613	Oktávszűrő (2 db)
  Voltcraft	SL-400	Hangnyomásmérő

  Fejlesztőeszközök:

  Visual DSP++	Fejlesztő környezet	C, ASM programok fejlesztésére
  HPPCI-ICE	Emulátor	Programok letöltésére és debuggolására
  HPUSB-ICE	Emulátor	Programok letöltésére és debuggolására (2 db)
  ADZS-ICE-1000 (USB-JTAG)	Emulátor	Programok letöltésére és debuggolására
  ADSP-2181 EZ-KIT Lite	Fixpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport (5 db)
  ADSP-21061 EZ-KIT Lite	Lebegőpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport (2 db)
  ADSP-21065 EZ-KIT Lite	Lebegõpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport, SDRAM
  ADSP-BF533 EZ-KIT Lite	Fixpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport, video ki-bemenet
  ADSP-BF537 EZ-KIT Lite	Fixpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport, Ethernet, Can (20 db)
  ADSP-21364 EZ-KIT Lite	Lebegőpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport SPDIF, SDRAM (6 db)
  ADZS-21489	Lebegőpontos DSP kártya	Processzor, codec, sorosport SPDIF, SDRAM
  ADZS-SC589	Lebegőpontos három magos DSP kártya	Két SHARC mag, egy ARM mag, SDRAM, codec, Ethernet
  ADZS-SHAUDIO-EZEXT	Audio kiegészítő	24 bemeneti és 12 kimeneti analóg csatorna
  Berkeley	MICAz motes	Szenzorhálózati kártyák (2 8 db-os készlet)

   

   

  

   

  5. ábra: MICAz mote kártyák

  Audio eszközök:

   

  Genelec	8040A	Aktív stúdiómonitor (hangsugárzó), 1 pár
  Seas	L26RFX/P	mélysugárzó (6db)
  Denon	AVR-3802	7 csatornás erősítő
  Fostex	D-108	8 sávos digitális hangrögzítő (merevlemezes)
  Cakewalk	UA-101	8 csatornás külső hangkártya
  M-Audio	FastTrack Pro	Mikrofonerősítő, külső hangkártya
  West Sound	DS-150	Teljesítményerősítő
  Soundart	Chameleon	Szabadon programozható audio effekt
  Alto	AMX-140 FX	14 csatornás keverőpult
  Oneway	RTO3	8 csatornás mikrofonerősítő
  Genius	SP-HF1250x	Aktív hangsugárzó (5 pár)
  Genius	SP-HF160	Aktív hangsugárzó (4 pár)
  Larson Davis	CAL150	Precíziós akusztikai kalibrátor

   

  Érzékelők és beavatkozók:

  A vibroakusztikai méréseket nagyszámú érzékelő segíti, ezek egy jelentős része az egyik legelismertebb gyártó, a Brüel & Kjaer cég gyártmánya. A sokféle gyorsulásérzékelő (0,65 grammtól 43 grammig, töltés- és feszültségkimenetű kivitelben) mellett néhány speciális eszközzel is rendelkezünk az alábbi táblázat szerint.

   

  Brüel & Kjaer	BK 4810	Rezgéskeltő (shaker)
  Brüel & Kjaer	BK 4399A	Gyorsulásérzékelő (2 db)
  Brüel & Kjaer	BK 4502	Gyorsulásérzékelő
  Brüel & Kjaer	BK 4330	Gyorsulásérzékelő
  Brüel & Kjaer	BK 4384	Gyorsulásérzékelő (3 db)
  Brüel & Kjaer	BK 4374	Gyorsulásérzékelő (2 db)
  Brüel & Kjaer	BK 4381	Gyorsulásérzékelő
  Brüel & Kjaer	BK 8001	Mech. impedancia mérőfej
  Brüel & Kjaer	BK 8200	Erőérzékelő
  Brüel & Kjaer	BK 8230C-003	Erőérzékelő
  Brüel & Kjaer	BK 8202	Gerjesztő kalapács
  Brüel & Kjaer	BK 2646	Line-drive erősítő (2 db)
  Brüel & Kjaer	BK 4189	Mikrofon (2 db)
  Brüel & Kjaer	BK 4129	Mikrofon
  Brüel & Kjaer	BK 2695	Előerősítő (2 db)
  MMF (NDK)	KB10	Gyorsulásérzékelő (3 db)
  MMF (NDK)	KB11	Gyorsulásérzékelő (5 db)
  MMF (NDK)	KB33	Gyorsulásérzékelő (4 db)
  MMF (NDK)	KB35	Gyorsulásérzékelő (4 db)
  MMF (NDK)	KB45	Gyorsulásérzékelő (5 db)
  MMF (NDK)	KB91	Gyorsulásérzékelő (4 db)
  MMF (NDK)	KS50	Gyorsulásérzékelő (4 db)
  Behringer	ECM-8000	Mikrofon (8 db)

   

   

  

   

  6. ábra: Brüel & Kjaer mérőeszközök