Simulation, Entwicklung und Inbetriebnahme einer 20 Msps AD-Wandlerkarte

  • Motivation

    Am Elektrotechnischen Institut (ETI) werden moderne elektrische Antriebssysteme von der Signalverarbeitung und Regelung über die Leistungselektronik bis hin zu den elektrischen Maschinen ganzheitlich entwickelt, simuliert und experimentell untersucht. Für die digitale Signalverarbeitung wird eine präzise Erfassung und Weiterverarbeitung schneller analoger Signale mit einer leistungsfähigen Messdatenerfassung benötigt.

    Zur Erweiterung bestehender Forschungsplattformen soll eine schnelle und hochauflösende AD-Wandlerkarte entwickelt werden, die analogen Signale mit einer Abtastrate von bis zu 20 Msps zuverlässig digitalisiert. Diese Karte bildet eine wichtige Schnittstelle zwischen analogen Sensorsignalen und digitalen Verarbeitungseinheiten und schafft die Grundlage für zukünftige Arbeiten im Bereich leistungselektronischer Systeme, Echtzeitregelung und Hardware-in-the-Loop.

    Aufgabenstellung

    Im Rahmen dieser Arbeit soll eine schnelle Analog-Digital-Wandlerkarte mit einer Abtastrate von 20 Msps konzipiert, simuliert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Zunächst sind geeignete Verstärker und AD-Wandlerbausteine auszuwählen und hinsichtlich Signalqualität, Datenrate und Schnittstellenanforderungen zu bewerten. Anschließend wird die analoge Eingangsstufe sowie die digitale Datenübertragung zur Anbindung an das bestehende ETI-SoC-System entworfen und in einer Simulationsumgebung überprüft.

    Nach dem Aufbau der Hardware erfolgt die Integration in das Gesamtsystem sowie die Inbetriebnahme mit geeigneten Testsignalen. Abschließend wird die Leistungsfähigkeit der entwickelten Karte anhand von Messungen bewertet und mit den Simulationsergebnissen verglichen. Die Arbeit trägt damit zur Weiterentwicklung der institutseigenen Mess- und Steuerplattformen bei und schafft eine Grundlage für zukünftige Anwendungen im Bereich schneller Signalverarbeitung und Echtzeitsimulation.