NI PXI定時與同步設計優(yōu)勢 - 全文

　　概覽

　　PXI定時和同步模塊利用觸發(fā)總線、星形觸發(fā)以及PXI的系統(tǒng)參考時鐘來實現(xiàn)高級的多設備同步。通過共享定時和同步，可大大提高測量精度，實現(xiàn)高級觸發(fā)方案，或者將多個設備同步作為一臺整體設備運行，適用于需要極高通道數(shù)的應用。 NI提供PXI定時和同步產(chǎn)品系列，是測試和測量產(chǎn)品的唯一主要供應商。該產(chǎn)品集涵蓋了從低成本的解決方案，到業(yè)界最高性能的PXI Express定時和同步模塊NI PXIe-6674T，為眾多不同的應用提供了同步優(yōu)勢。

　　表1. NI PXI定時與同步產(chǎn)品集

　　運用多種NI PXI定時和同步模塊，您可以:

　　?控制PXI觸發(fā)總線和PXI星形觸發(fā)線

　　?生成具有高度穩(wěn)定性的OCXO PXI系統(tǒng)參考時鐘(CLK10)

　　?生成高精度DDS時鐘

　　?使PXI儀器與GPIB、VXI和其它儀器同步

　　?同步多個PXI機箱

　　PXI和PXI Express機箱的定時與同步

　　NI為PXI和PXI Express機箱提供了定時和同步解決方案。最新的PXI Express對PXI平臺進行了改革，在保留向后兼容的同時，針對測量I/O設備，提供了比PXI-1更強大的同步功能。 PXI Express保留了原始的PXI規(guī)范中的10 MHz背板時鐘，以及單端PXI觸發(fā)總線和長度匹配的PXI星形觸發(fā)信號。 PXI Express還在背板上增加了100 MHz差分時鐘和差分星形觸發(fā)，提供增強的抗噪音能力和業(yè)界領先的同步精度(分別為250 ps和500 ps的模塊間延遲差)。 NI定時和同步模塊充分利用PXI和PXI Express機箱中的高級定時和觸發(fā)技術優(yōu)勢。

　　圖1. PXI機箱定時與同步特性

　　基于信號與時間的同步

　　NI PXI定時和同步模塊搭配基于信號和基于時間兩種不同類型的同步架構，幫助您在開發(fā)應用程序時，實現(xiàn)靈活性與自定制，滿足對于不同性能的需求。

　　圖2. 基于信號和基于時間的同步架構的性能

　　借助于NI PXI基于信號的定時和同步架構，時鐘和觸發(fā)器在子系統(tǒng)之間實際連接在一起。這通常會產(chǎn)生最高的同步精度。然而，若超過某些子系統(tǒng)連接電纜的長度(約200米)，由于時鐘偏移和時鐘漂移的因素，則無法實現(xiàn)最佳的性能。

　　如果同步機箱之間所需的距離太長，電纜無法穩(wěn)定傳輸時鐘和觸發(fā)信號，您就需要使用基于時間的同步架構。借助于NI PXI定時和同步解決方案，您可以采用絕對時間參考協(xié)議，如IEEE 1588、GPS和IRIG-B來實現(xiàn)長距離的同步。

　　振蕩器選項

　　借助于PXI平臺中內(nèi)置的定時和同步功能，您可以在背板上分配10 MHz和/或100 MHz系統(tǒng)參考時鐘，從而實現(xiàn)PXI機箱內(nèi)跨模塊的同步。同樣地，您可以在機箱背板之間分配10 MHz參考時鐘，以同步多個PXI機箱中的模塊。本系統(tǒng)參考時鐘是由機箱背板上的獨立的振蕩器頻率源驅動的。沒有振蕩器可以完全生成指定的頻率，主要的時鐘誤差來源于精確性，穩(wěn)定性以及抖動。對于NI PXI Express機箱，該振蕩器可以精確到25 ppm。將NI PXI定時和同步模塊和恒溫器控制的晶體振蕩器(OCXO)插入機箱的系統(tǒng)定時插槽，用戶可以用精確到50 ppb的振蕩器頻率源代替背板系統(tǒng)參考時鐘。此外，如果插入NI PXI定時和同步模塊與溫度補償晶體振蕩器(TCXO)，用戶可以用精確到1 ppm的振蕩器頻率源代替背板系統(tǒng)參考時鐘。

　　圖3. 帶有OCXO的NI PXIe-6674T—業(yè)界最高性能的PXI定時和同步模塊

　　借助于NI PXI定時和同步模塊，您可以在多個PXI設備之間共享一個精確時鐘源，用來改善整體系統(tǒng)時鐘誤差。如果您在系統(tǒng)定時插槽中安裝了具有低時鐘誤差的PXI模塊，如帶有OCXO或TCXO的模塊，帶有鎖相環(huán)(PLL)電路的PXI模塊就可以利用插槽中的高精度時鐘的優(yōu)勢。將PXI 10 MHz參考時鐘調(diào)整至NI PXI OCXO頻率源，可以將不確定性降低至0.5Hz。將PXI 10 MHz參考時鐘調(diào)整至NI PXI TCXO頻率源，可以將不確定性降低至10 Hz。

　　NI-TClk

　　對于需要同步高速PXI模塊化儀器的應用，分配必要的時鐘和觸發(fā)器來實現(xiàn)同步具有一定挑戰(zhàn)性，因為偏移和抖動會造成延遲和時間上的不確定性。

　　NI-TClk technology is designed to:針對同步，NI創(chuàng)造了一種正在申請專利的方法，這樣，另一個信號時鐘域就可以用來統(tǒng)一采樣時鐘和觸發(fā)器的分配和接收，這就稱為NI-TClk。 NI-TClk技術可以用來:

　　? 統(tǒng)一最初沒有統(tǒng)一的采樣時鐘(盡管它們被鎖相到10 MHz參考時鐘)

　　? 啟動同步設備的準確觸發(fā)

　　靈活的NI-TCLK技術適用于以下案例:

　　? 高速模塊化儀器與采樣時鐘或參考時鐘的同步

　　? 從單一的PXI機箱同步擴展至多個PXI機箱，使用系統(tǒng)定時模塊應對高通道系統(tǒng)

　　? 同種和異種同步—設備采用內(nèi)部或外部采樣時鐘，在相同或不同的采樣率下運行

　　即買即用的NI-TClk技術提高了PXI模塊化儀器的同步性能。主要軟件組件由3個無需參數(shù)設置的LabVIEW VIs/C函數(shù)組成。 NI-TCLK架構可以提供同步的設備，每個設備之間至多含有1 ns的偏移。通常的偏移范圍為200 ps至500 ps。手動校準每臺設備上的采樣時鐘可將設備之間的偏移率降低至30 ps。