PCI/PXI/USB-6281产品规范

这些产品规范适用于PCI/PXI/USB-6281。

除非另外声明，否则下列规范的适用温度均为25 °C。

修订历史

版本	变更日期	说明信息
375218F-01	2025年10月	更新了I/O连接器产品规范。
375218E-01	2025年6月	已添加引脚分布。
375218D-01	2024年9月	更新了合规性内容。
375218C-01	2016年6月	更新了合规性内容。
375218B-01	2015年9月	更新了法律通知。
375218A-01	2015年5月	初始版本（仅限PCI/PXI/USB-6281）。
371292G-01	2007年6月	原始产品规范文档：NI 628x产品规范

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PCI/PXI/USB-6281引脚分布

模拟输入

表 1. 模拟输入
通道数	8个差分或16个单端
模数转换器分辨率	18位
DNL	保证无丢失代码
INL	请参考AI绝对精度
输入耦合	DC
输入范围	±0.1 V、±0.2 V、±0.5 V、±1 V、±2 V、±5 V、±10 V
模拟输入的最大工作电压（信号+共模）	±11 V，AI GND
CMRR（DC至60 Hz）	110 dB
输入偏置电流	±100 pA
小信号带宽(-3 dB)	750 kHz（滤波器关闭），40 kHz（滤波器开启）
输入FIFO容量	2,047个采样
扫描列表内存	4,095项

表 2. AI采样率
单通道最大值	625 kS/s
多通道最大值（多路综合）	500 kS/s
最小值	无最小值

表 3. AI定时
定时精度	采样率的50 ppm
定时分辨率	50 ns

表 4. AI输入阻抗
设备开启，AI+对AI GND	>10 GΩ，与100 pF电容并联
设备开启，AI-对AI GND	>10 GΩ，与100 pF电容并联
设备关闭，AI+对AI GND	820 Ω
设备关闭，AI-对AI GND	820 Ω

表 5. AI串扰(100 kHz)
相邻通道	-75 dB
非相邻通道	-95 dB

表 6. AI数据传输
PCI/PXI	DMA（分散-收集）、中断、编程控制I/O
USB	USB信号流、编程控制I/O

表 7. 所有模拟输入和SENSE通道的AI过压保护
设备开启	±25 V，最多8个AI引脚
设备关闭	±15 V，最多8个AI引脚

表 8. 过压时的AI输入电流
过压时的输入电流	±20 mA/AI引脚，最大值

多通道测量的稳定时间

表 9. 多通道测量的稳定时间
量程	滤波器关闭，跳变的±15 ppm（全幅跳变±4 LSB）	滤波器关闭，跳变的±4 ppm（全幅跳变±1 LSB）	滤波器开启，跳变的±4 ppm（全幅跳变±1 LSB）
±5 V、±10 V	2 μs	8 μs	50 μs
±0.5 V、 ±1 V、 ±2 V	2.5 μs	8 μs	50 μs
±0.1 V、±0.2 V	3 μs	8 μs	50 μs

典型特性图

AI绝对精度

AI绝对精度（滤波器开启）

备注自设备外部校准起，表中给出精度的有效期为两年。

表 10. AI绝对精度（滤波器开启）
额定正向量程	额定负向量程	残余增益误差（读数的ppm）	残余偏移误差（量程的ppm）	偏移温度系数（量程的ppm/°C）	随机噪声σ (μVrms)	全量程绝对精度(μV)	灵敏度(μV)
10	-10	40	8	11	60	980	24
5	-5	45	8	11	30	510	12
2	-2	45	8	13	12	210	4.8
1	-1	55	15	15	7	120	2.8
0.5	-0.5	55	30	20	4	70	1.6
0.2	-0.2	75	45	35	3	39	1.2
0.1	-0.1	120	60	60	2	28	0.8

备注灵敏度指能够检测到的最小电压变化。灵敏度和噪声相关。

表 11. AI绝对精度值（滤波器开启）
增益温度系数	17 ppm/°C
参考温度系数	1 ppm/°C
INL误差	量程的10 ppm

AI绝对精度（滤波器关闭）

备注自设备外部校准起，表中给出精度的有效期为两年。

表 12. AI绝对精度（滤波器关闭）
额定正向量程	额定负向量程	残余增益误差（读数的ppm）	残余偏移误差（量程的ppm）	偏移温度系数（量程的ppm/°C）	随机噪声σ (μVrms)	全量程绝对精度(μV)	灵敏度(μV)
10	-10	45	10	11	70	1,050	28.0
5	-5	50	10	11	35	550	14.0
2	-2	50	10	13	15	230	6.0
1	-1	60	17	15	12	130	4.8
0.5	-0.5	60	32	20	10	80	4.0
0.2	-0.2	80	47	35	9	43	3.6
0.1	-0.1	120	62	60	9	31	3.6

备注灵敏度指能够检测到的最小电压变化。灵敏度和噪声相关。

表 13. AI绝对精度值（滤波器关闭）
增益温度系数	17 ppm/°C
参考温度系数	1 ppm/°C
INL误差	量程的10 ppm

AI绝对精度公式

绝对精度 = 读数 × （增益误差） + 量程 × （偏移误差） + 噪声不确定度

增益误差 = 残余AI增益误差 + 增益温度系数 × (上次内部校准至今的温度变化值) + 参考温度系数 × (上次外部校准至今的温度变化值)
偏移误差 = 残余AI偏移误差 + 偏移温度系数 × （上次内部校准至今的温度变化值） + INL误差
噪声不确定性 =
$\frac{随机噪声 \cdot 3}{\sqrt{100}}$
对于包含因子为3 σ，均匀选取100个采样点的情况。

AI绝对精度范例

假设根据下列值来计算模拟输入通道的全量程绝对精度：

上次外部校准至今的温度变化值 = 10 °C
上次内部校准至今的温度变化值 = 1 °C
采样数量 = 100
包含因子 = 3 σ

例如，滤波器开启精度表10 V量程的全量程绝对精度计算如下：

增益误差 = 40 ppm + 17 ppm × 1 + 1 ppm × 10 = 67 ppm
偏移误差 = 8 ppm + 11 ppm × 1 + 10 ppm = 29 ppm
噪声不确定性 =
$\frac{60 µ V \cdot 3}{\sqrt{100}}$
= 18 µV
绝对精度 = 10 V × （增益误差） + 10 V × （偏移误差） + 噪声不确定度 = 980 μV

模拟触发

表 14. 模拟触发
触发次数	1
源	AI <0..15>, APFI 0
函数	开始触发、参考触发、暂停触发、采样时钟、转换时钟、采样时钟时基
分辨率	10位，1/1024
模式	模拟边沿触发、具有迟滞的模拟边沿触发、模拟窗触发
精度	量程的±1%

表 15. 源电平
AI <0..15>	±全量程
APFI 0	±10 V

表 16. 带宽(-3 dB)
AI <0..15>	700 kHz（滤波器关闭）；40 kHz（滤波器开启）
APFI 0	5 MHz

表 17. APFI 0
输入阻抗	10 kΩ
耦合	DC
保护（上电）	±30 V
保护（断电）	±15 V

模拟输出

表 18. 模拟输出
通道数	2
DAC分辨率	16位
DNL	±1 LSB
单调性	16位保证
精度	请参考AO绝对精度
输出耦合	DC
输出阻抗	0.2 Ω
输出驱动电流	±5 mA
输出FIFO容量	8,191个采样，供所有通道使用

表 19. AO最大更新速率
1个通道	2.86 MS/s
2个通道	每通道2.00 MS/s

表 20. AO定时
定时精度	采样率的50 ppm
定时分辨率	50 ns

表 21. 输出量程（偏移量±参考）
校准量程	±1 V、±2 V、±5 V、±10 V
偏移源	0 V、5 V、APFI 0 、AO <0,1 >^[1]¹ AO通道不可作为自身的参考或偏移。
参考源	1 V, 5 V, 2 V, 10 V, APFI 0, AO <0,1>^[2]² USB螺栓端子设备上电时，直至USB配置完成，模拟输出信号才能定义。
最大输出电平	±11 V

表 22. AO保护
过驱保护	±25 V
过电流	20 mA

表 23. AO上电
上电状态^[3]³ 所有USB螺栓端子设备上电时，模拟输出信号在USB配置完成后定义。	±5 mV
上电毛刺	峰值2.3 V，持续1.2 s

表 24. AO数据传输
PCI/PXI	DMA（分散-收集）、中断、编程控制I/O
USB	USB信号流、编程控制I/O

表 25. AO波形模式和稳定时间
AO波形模式	非周期性波形、板载FIFO周期性波形重新生成模式、包括动态更新的由主机缓存重新生成的周期性波形
稳定时间，全幅跳变，15 ppm (1 LSB)	3 µs
边沿斜率	20 V/µs

表 26. 幅度中点转换时的AO毛刺能量，±10 V量程
幅度	15 mV
持续时间	0.5 µs

外部参考

表 27. APFI 0
输入阻抗	10 kΩ
耦合	DC
保护，设备开启	±30 V
保护，设备关闭	±15 V
量程	±11 V

AO绝对精度

全量程绝对精度值内部校准后立即生效，且假设自上次外部校准，设备的工作温度变化小于10 °C。

备注自设备外部校准起，表中给出精度的有效期为两年。

表 28. AO绝对精度
额定正向量程	额定负向量程	残余增益误差（读数的ppm）	增益温度系数(ppm/°C)	残余偏移误差（量程的ppm）	偏移温度系数（量程的ppm/°C）	全量程绝对精度(μV)
10	-10	55	15	30	12	1,540
5	-5	60	15	30	17	820
2	-2	65	25	40	30	404
1	-1	85	25	57	50	259

表 29. AO绝对精度值
参考温度系数	1 ppm/°C
INL误差	量程的32 ppm

AO绝对精度公式

绝对精度 = 输出值 × （增益误差） + 量程 × （偏移误差）

增益误差 ＝ 残余增益误差 + 增益温度系数 × （上次内部校准至今的温度变化值） + 参考温度系数 × （上次外部校准至今的温度变化值）
偏移误差 = 残余偏移误差 + AO偏移温度系数 × （上次内部校准至今的温度变化值） + INL误差

数字I/O/PFI

静态特征

表 30. 静态DIO/PFI特性
通道数	共24个，8 (P0.<0..7>)，16 (PFI <0..7>/P1, PFI <8..15>/P2)
I/O类型	兼容5 V TTL/CMOS
参考地	D GND
方向控制	各端子可通过编程独立配置为输入或输出
下拉电阻	常规50 kΩ，最低20 kΩ
输入电压保护	±20 V，最多2个引脚^[4]⁴ 超出输入电压保护规范的电压可能导致设备永久性损坏。

波形特性（仅限端口0）

表 31. DIO波形特性（仅限端口0）
使用的接线端	端口0 (P0.<0..7>)
端口/采样容量	最高8位
波形生成(DO) FIFO	2,047个采样
波形采集(DI) FIFO	2,047个采样
DI或DO采样时钟源^[5]⁵ 数字子系统不包含专用的内部定时引擎。因此，必须由设备中另一子系统或外部源提供采样时钟。	任意PFI、RTSI、AI采样或转换时钟、AO采样时钟、Ctr n内部输出以及其他信号

表 32. DI采样时钟频率
PCI/PXI	0 MHz～10 MHz，取决于系统和总线活动
USB	0 MHz～1 MHz，取决于系统和总线活动

表 33. DO采样时钟频率(PCI/PXI)
通过FIFO重新生成	0 MHz～10 MHz
来自内存流	0 MHz～10 MHz，取决于系统和总线活动

表 34. DO采样时钟频率(USB)
通过FIFO重新生成	0 MHz～10 MHz
来自内存流	0 MHz～1 MHz，取决于系统和总线活动

表 35. 数据传输
PCI/PXI	DMA（分散-收集）、中断、编程控制I/O
USB	USB信号流、编程控制I/O

PFI/端口1/端口2功能

表 36. PFI/端口1/端口2功能
功能	静态数字输入、静态数字输出、定时输入、定时输出
定时输出源	多个AI、AO、计数器、DI、DO定时信号
去抖动滤波设置	125 ns、6.425 μs、2.56 ms、禁用；信号高低转换；每个输入可独立配置

建议工作条件

表 37. 建议工作条件
电平	最小值	最大值
输入高电压(V_IH)	2.2 V	5.25 V
输入低电压(V_IL)	0 V	0.8 V
输出高电流(I_OH)P0.<0..7>	—	-24 mA
输出高电流(I_OH) PFI <0..15>/P1/P2	—	-16 mA
输出低电流(I_OL) P0.<0..7>	—	24 mA
输出低电流(I_OL) PFI <0..15>/P1/P2	—	16 mA

电气特性

表 38. 电气特性
电平	最小值	最大值
正向阈值(VT+)	—	2.2 V
反向阈值(VT-)	0.8 V	—
迟滞差值(VT+ - VT-)	0.2 V	—
I_IL输入低电流(V_in = 0 V)	—	-10 µA
I_IH输入高电流(V_in = 5 V)	—	250 µA

数字I/O特性

图 9. 数字I/O (PFI <0..15>/P1/P2): I_oh vs. V_oh

图 11. 数字I/O (PFI <0..15>/P1/P2): I_ol vs. V_ol

通用计数器/计时器

表 39. 通用计数器/计时器
计数器/定时器数量	2
分辨率	32位
计数器测量	边沿计数、脉冲、半周期、周期、双边沿间隔
位置测量	X1、X2、X4正交编码（带复位通道Z）；双脉冲编码
输出应用	脉冲、动态更新的脉冲序列、频分、等时采样
内部基准时钟	80 MHz、20 MHz、0.1 kHz
外部基准时钟频率	0 MHz～20 MHz
基准时钟精度	50 ppm
输入	Gate、Source、HW_Arm、Aux、A、B、Z、Up_Down
输入连线选项	任意PFI、RTSI、PXI_TRIG、PXI_STAR、模拟触发、多种内部信号
FIFO	2个采样

表 40. 计数器/定时器数据传输
PCI/PXI	各计数器/定时器专用分散-收集DMA控制器、中断、编程控制I/O
USB	USB信号流、编程控制I/O

频率发生器

表 41. 频率发生器
通道数	1
基准时钟	10 MHz 、100 kHz
分频数	1～16
基准时钟精度	50 ppm

输出可连接至任意输出PFI或RTSI接线端。

锁相环(PLL)（仅限PCI/PXI）

表 42. PLL
PLL数	1
参考信号	PXI_STAR, PXI_CLK10, RTSI <0..7>
PLL输出	80 MHz时基；由80 MHz时基衍生得到的其他信号，包括20 MHz和100 kHz时基

外部数字触发

表 43. 外部数字触发
源	任意PFI、RTSI、PXI_TRIG、PXI_STAR
极性	对绝大多数信号是软件可选
模拟输入功能	开始触发、参考触发、暂停触发、采样时钟、转换时钟、采样时钟时基
模拟输出功能	开始触发、暂停触发、采样时钟、采样时钟时基
计数器/定时器功能	Gate、Source、HW_Arm、Aux、A、B、Z、Up_Down
数字波形生成(DO)功能	采样时钟
数字波形采集(DI)功能	采样时钟

设备间触发总线

表 44. 设备间触发总线
PCI	RTSI <0..7>^[6]⁶ 在本文档的其他章节，RTSI指PCI设备的RTSI <0..7>或PXI设备的PXI_TRIG <0..7>。
PXI	PXI_TRIG <0..7>, PXI_STAR
USB源	无
输出选择	10 MHz时钟、频率发生器输出或内部信号
去抖动滤波设置	125 ns、6.425 μs、2.56 ms、禁用；信号高低转换；每个输入可独立配置

总线接口

表 45. 总线接口
PCI/PXI	3.3 V或5 V信号环境
USB	USB 2.0高速或全速^[7]⁷ 全速模式下使用USB M系列设备会降低设备性能，且无法获得最大采样/更新速率。^,^[8]⁸ 全速总线上操作设备会降低设备性能。
DMA通道(PCI/PXI)	6个：可用于模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、计数器/定时器0和计数器/定时器1
USB信号流	4个：可用于模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、计数器/定时器0和计数器/定时器1

PXI设备支持下列功能之一：

或可安装在PXI Express混合插槽中
或可用于控制PXI/SCXI混合机箱中的SCXI设备

表 46. PXI/SCXI混合机箱及PXI Express机箱兼容性
M系列产品编号	PXI/SCXI混合机箱中的SCXI控制	兼容PXI Express混合插槽
191501C-03	否	是
191501A-0x/191501B-0x	是	否

电源要求

表 47. 无负载情况下的总线电流(PCI/PXI)
+5 V	0.03 A
+3.3 V	0.78 A
+12 V	0.40 A
-12 V	0.06 A

表 48. AI和AO过压情况下的总线电流(PCI/PXI)
+5 V	0.03 A
+3.3 V	1.26 A
+12 V	0.43 A
-12 V	0.06 A

备注无负载情况下或AI/AO过压时的总线电流不包括P0/PFI/P1/P2和+5 V端子。

注意必须使用NI提供的交流电源适配器或NEC Class 2直流电源。电源必须符合设备的电源要求，必须有设备使用发生国家或地区的安全认证标志。

表 49. USB供电要求
USB供电要求	11 V～30 VDC，20 W，锁定或非锁定的电源插孔，0.080英寸中央针脚，锁定圈外径5/16英寸，螺距32牙/英寸
USB电源熔断器	2 A，250 V

电流限制

注意超出电流限制可能引起设备和/或计算机/机箱不可预期的后果。

表 50. PCI电流限制
+5 V端子	1 A，最大值

备注早期版本的PCI/PXI板卡上的+5 V端子带有自动重置保险丝，电流超出规范时将自动断开。新版本带有传统保险丝，电流超出规范时将自动断开。用户无法更换保险丝，如保险丝已熔断，请将设备送回NI返修。

表 51. PXI电流限制
+5 V端子	1 A，最大值
P0/PFI/P1/P2和+5 V端子组合	2 A，最大值

备注早期版本的PCI/PXI板卡上的+5 V端子带有自动重置保险丝，电流超出规范时将自动断开。新版本带有传统保险丝，电流超出规范时将自动断开。用户无法更换保险丝，如保险丝已熔断，请将设备送回NI返修。

表 52. USB电流限制
+5 V端子	1 A，最大值
P0/PFI/P1/P2和+5 V端子组合	2 A，最大值

备注 USB-6281带有用户可替换的保险丝，电流超出规范时将自动断开。关于更换保险丝的详细信息，见 M Series User Manual 。

物理特性

表 53. 尺寸
PCI印刷电路板	10.6 cm × 15.5 cm (4.2 in. × 6.1 in.) 详细信息请访问ni.com/dimensions并按模块编号搜索。
PXI印刷电路板	标准3U PXI 详细信息请访问ni.com/dimensions并按模块编号搜索。
Mass终端外壳（含连接器）	18.8 cm × 17.09 cm × 4.45 cm(7.4 in. × 6.73 in. × 1.75 in.)
螺栓端子（含连接器）	26.67 cm × 17.09 cm × 4.45 cm(10.5 in. × 6.73 in. × 1.75 in.)
USB OEM	请参考NI USB-622x/625x/628x OEM User Guide

表 54. 重量
PCI	158 g (5.6 oz)
PXI	225 g (7.9 oz)
USB Mass终端	1.04 kg (2 lb4.5 oz)
USB螺栓端子	1.46 kg (3 lb3.4 oz)
USB OEM	261 g (9.2 oz)

表 55. I/O连接器
PCI/PXI	1个68针VHDCI
USB Mass终端	1个68针SCSI
USB螺栓端子	64个螺栓端子
USB OEM	1个34针IDC，1个50针IDC

表 56. 螺栓端子连线
螺栓端子连线	16 AWG～28 AWG

校准

表 57. 校准
PCI/PXI/PCI Express/PXI Express推荐预热时间	15分钟
USB推荐预热时间	30分钟
校准间隔	2年

最大工作电压

仅连接规定范围之内的电压。

表 58. 最大工作电压
通道对地	11 V，Measurement Category I

Measurement Category I是指在不直接连接至配电系统（称为MAINS电压）的电路上的测量。MAINS是对设备供电的电源系统，可能对人体造成伤害。该类测量主要用于受二级电路保护的电压测量。这类电压测量包括：信号电平、特种设备、设备的特定低能量部件、低电压源供能的电路、电子设备。

注意在Measurement Category II、III和IV中，请勿使用设备进行测量。

备注测量类别CAT I和CAT O（其他）具有相同的测量要求。这些测量不用于测量类别为CAT II、III、IV的MAINS建筑物配电系统直接连接的电路。

环境

表 59. 环境特性
PCI/PXI运行温度	0 ºC～55 ºC
USB运行温度	0 ºC～45 ºC
存储温度	-20 ºC～70 ºC
湿度	10% RH～90% RH，无凝结
最高海拔	2,000米
污染等级	2
仅限室内使用。

冲击和振动（仅限于PXI）

表 60. 冲击和振动
运行环境冲击	30 g峰值，11 ms半正弦脉冲（依据IEC60068-2-27标准进行测试。测试内容依据MIL-PRF-28800F。）
随机振动，工作状态	5 Hz～500 Hz，0.3 g_rms
随机振动，非工作状态	5 Hz～500 Hz，2.4 g_rms（依据IEC-60068-2-64标准进行测试。设备未工作时超出MIL-PRF-28800F，Class 3标准。）

安全合规性标准

该产品设计符合以下测量、控制和实验室用途的电气设备安全标准：

IEC 61010-1, EN 61010-1
UL 61010-1、CSA C22.2 No. 61010-1

备注关于安全认证，请参阅产品标签或产品认证和声明章节。

EMC标准

产品设计符合以下测量、控制和实验室用途电气设备的EMC标准：

EN 61326-1 (IEC 61326-1): Class A放射标准；基本抗扰度
EN 55011 (CISPR 11): Group 1, Class A放射标准
EN 55022 (CISPR 22): Class A放射标准
EN 55024 (CISPR 24)：抗扰度标准
AS/NZS CISPR 11: Group 1, Class A放射标准
AS/NZS CISPR 22: Class A放射标准
FCC 47 CFR Part 15B: Class A放射标准
ICES-001: Class A放射标准

备注在美国（依据FCC 47 CFR），Class A设备适用于商业、轻工业和重工业环境。在欧洲、加拿大、澳大利亚和新西兰（依据CISPR 11），Class A设备仅适用于重工业环境。

备注 Group 1设备（依据CISPR 11）是指不会出于处理材料或检查/分析目的，而有意释放射频能量的工业、科学或医疗设备。

备注关于EMC声明和认证等详细信息，见产品认证和声明。