NI PXIe-5413/5423/5433​任意​波形​発生器

概要

NI PXIe-5413、​NI PXIe-5423、​および​NI PXIe-5433(以下、​これら​3​モデル​の​総称​として​PXIe-54x3​を​使用)​は、​ス​プ​リア​スフ​リー​ダイナミック​レンジ​(SFDR)-92 dB​と​システムジッタ​435 fs​を​実現​でき、​かつ、​専用​の​標準​波形​生成​エンジン​によって、​従来​より​も​厳密​な​波形​調整​が​可能​な​任意​波形​発生​器​です。​また、​フラク​シ​ョ​ナ​ル​リ​サンプリング​機能​を​導入​した​こと​で、​原波形のサンプルレートによらず、​高い​ダイナミック​レンジ​と​ジッタ​性能​を​享受​でき​ます。​さらに、​PXI​の​特長​で​ある​複数​計測​器​の​同期​機能​や​高速​波形​ストリーミング​機能​も​利用​でき​ます。

​PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​に​は、​以下​の​よう​な​特長​が​あり​ます。
  • 800 MS/​秒​の​16​ビット​デジタル-​アナログ​変換​器​(DAC)、​1​つ​または​2​つ​の​出力​チャンネル、​20、​40、​または​80 MHz​の​帯域幅
  • 最大​±12 V、​最小​±7.75 mV​の​出力​レンジ
  • 1​つ​の​PXI​シャー​シ​で、​最大​34​チャンネル​の​システム​を​構築
  • PCI Express x4 Gen 1​リンク​による、​大​容量​の​波形​シーケンシング​および​ストリーミング

内容

図​1. PXIe-5413、​PXIe-5423、​および​PXIe-5433​に​は、​チャンネル​数​の​オプション​(1​または​2)​に​加​え、​帯域​幅​の​オプション​(20、​40、​または​80 MHz)​も​充実

 

PXIe-5413

PXIe-5423

PXIe-5433

帯域幅

20 MHz

40 MHz

80 MHz

DAC​の​分解能​と​アップデート​レート

16​ビット、​800 MS/秒

16​ビット、​800 MS/秒

16​ビット、​800 MS/秒

ユーザ​定義​の​任意​波形​の​最大​サンプル​レート

200 MS/秒

200 MS/秒

400 MS/​秒​(フィルタ​有効)
​250 MS/​秒​(フィルタ​無効)

チャンネル数

1

2

1

2

1

2

メモリ

128 MB

256 MB

128 MB

256 MB

512 MB

1 GB

最大​電圧

±6 V (50 Ω​負荷)

±12 V (高​負荷)

±6 V (50 Ω​負荷)

±12 V (高​負荷)

±6 V (50 Ω​負荷)

±12 V (高​負荷)

スクリプト​および​シーケンス

非​対応

対応

対応

ストリーミング

非​対応

対応

対応

表​1. 自動​テスト​システム​の​多様​な​ニーズ​に​応える​ため​に​NI​が​提供​する、​複数​タイプ​の​任意​波形​発生器

 

PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​の​アナログ​性能

信号​の​忠実​度​と​確度​を​高める​こと​は、​現代​の​エンジニアリング​における​課題​の​ひとつ​です。​PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​は、​各​チャンネル​に​固有​の​16​ビット​DAC​を​導入​する​こと​で、​パス​バンド​全体​で​優​れ​た​正弦波​フラット​ネス​を​示し​ます。​また、​周波数​領域​と​時間​領域​の​性能​の​バランス​を​ユーザ​側​で​調整​する​ことに​も​対応​し​てい​ます。​デジタル​フィルタ​機能​を​有効​にし​て​生成​信号​の​平滑​性​を​高め​たり、​無効​にし​て​周波数​領域​の​特性​を​犠牲​にし​て​スルー​レート​の​高速​性​を​追求​した​り​と、​アプリケーション​に​応​じ​て​挙動​を​最適​化​でき​ます。

正弦波​の​フラット​ネス​性能

PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​に​は、​デバイス​の​帯域​全体​で​正確​な​正弦波​生成​が​可能​と​なる​よう、​フラット​ネ​スキ​ャ​リ​ブ​レ​ー​ション​機能​が​組み​込​まれ​てい​ます。​従来​の​デバイス​では、​計測​器​の​規定​帯域​幅​の​上限​近傍​に​て​フィルタ​の​ロール​オフ​特性​に​起因​した​振幅​誤差​が​生​じ​てい​た​の​に対し、​PXIe-54x3​では​この​ロール​オフ​の​影響​を​補正​し、​帯域​内​で​フラット​な​特性​を​示す​よう​に​な​って​い​ます。

図​2. パス​バンド​全体​にわたって、​平坦​な​振幅​の​正弦波​信号​を​生成​する​よう​に​設計

 

デジタル​フィルタ​機能

PXI-54x3​任意​波形​発生​器​は、​任意​波形​生成​モード​に​て​不要​な​イメージ​成分​を​除去​できる​よう​に、​デジタル​フィルタ​機能​を​備え​てい​ます。​多く​の​任意​波形​発生​器​において、​イメージ​成分​は​元​の​波形​に​設定​さ​れ​た​サンプル​レート​の​倍数​の​周波数​近傍​に​発生​し​ます。​デジタル​フィルタ​を​有効​に​すると、​出力信号の帯域幅が制限され、​イメージ​が​除去​さ​れる​こと​で、​より​純粋​で​クリーン​な​出力​信号​が​得​ら​れ​ます。​唯一​の​欠点​は、​信号​の​高周波​成分​が​除去​さ​れる​ため、​スルー​レート​が​低下​する​こと​です。​フィルタ​処理​を​無効​にし​て、​イメージ​を​含む​高​周波数​成分​を​除去​しない​よう​に​した​場合​は、​ユーザ​が​プログラム​した​波形​サンプル​間​の​電圧​は、​最大限​可能​な​速度​で​アップデート​さ​れ​ます。

 

図​3. PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​の​ハードウェア​アーキテクチャ​は、​優​れ​た​アナログ​性能​を​実現​する​と同時に、​多​チャンネル​から​の​同時​信号​生成、​波形​ストリーミング、​および​複数​計測​器​間​の​同期​に​対応

 

NI-​FGEN​計測​器​ドライバ

NI PXI​信号​発生​器​は、​LabVIEW、​C、​C#​など​の​各種​開発​環境・​言語​に​対応​し、​クラス​最高​の​使い勝手​を​持つ​API​を​備え​た​NI-​FGEN​ドライバ​で​プログラム​でき​ます。​使用​する​信号​発生​器​の​モデル​が​変​わ​って​も​相互​運用​性​を​長期間​にわたって​保証​する​ため、​NI-​FGEN​ドライバ​の​API​は、​過去​および​現在​の​すべて​の​NI​の​信号​発生​器​の​間​で​共通​化​さ​れ​てい​ます。​また、​ヘルプ​ファイル​や​ドキュメント​に​加​えて、​ユーザ​が​独自​の​アプリケーション​を​開発​する​際​の​出発​点​として​利用​でき、​かつ​実行​可能​な​状態​で​提供​さ​れる​サンプル​プログラム​が​多数​用意​さ​れ​てい​ます。​さらに、​プログラミング​を​行​わ​なく​て​も​信号​発生​器​を​対話​的​に​使用​できる​ソフト​フロント​パネル​も​提供​さ​れ​ます。NI-​FGEN​ドライバ​の​ダウンロード

 

図​4. 機能​の​一貫性​や​互換性​を​維持​し​つつ、​30​年​にわたり​最新​の​PXI​波形​発生​器​の​プログラム​に​使用​さ​れ​て​きた​NI-​FGEN​ドライバ

 

対話​式​ソフト​フロント​パネル​に​は、​標準​関数​と、​ファイル​に​定義​さ​れ​た​任意​波形​の​生成​に​対応​し​てい​ます。​また、​トリガ​ソース​や​トリガ​モード、​振幅、​オフセット、​周波数​も​対話​的​に​設定​でき​ます。​さらに、​計測​器​の​リセット、​キ​ャ​リ​ブ​レ​ー​ション、​セルフ​テスト​を通じ​た​トラブル​シューティング​も​行​え​ます。

図​5. NI-​FGEN​の​ソフト​フロント​パネル​では、​迅速​な​波形​生成​を​始め、​波形​の​タイプ、​振幅、​周波数​の​変更​および、​トリガ​の​経路​設定​など、​高度​な​設定​が​可能

 

フラク​シ​ョ​ナ​ル​リ​サンプリング

PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​は、​標準​関数​や​任意​波形​を、​アップデート​レート​800 MS/​秒​で​DAC​から​出力​でき​ます。​任意​波形​生成​時には、​Xilinx Kintex-7 FPGA​上に実装された、​ユーザ​定義​波形​の​サンプル​レート​を​DAC​の​アップデート​レート​に​等​しく​なる​よう​アップ​サンプリング​する​アルゴリズム​を​使用​でき​ます。​PXIe-5413​および​PXIe-5423​を​使用​する​場合、​任意​波形​の​最大​サンプル​レート​は​200 MS/​秒​です。​PXIe-5433​では、​デジタル​フィルタ​有効​時​は​最大​400 MS/​秒、​無効​時​は​250 MS/​秒​の​任意​波形​を​使用​でき​ます。​任意​波形​の​サンプル​レート​を​高速​化​する​こと​で、​スルー​レート​が​高速​化​さ​れる​とともに​波形​の​挙動​が​スムーズ​に​なり、​時間​領域​の​性能​を​向上​でき​ます。​同時に、​アップ​サンプリング​によって、​ポイントツーポイント遷移が平滑化され、​イメージ​を​抑圧​できる​ため、​周波数​領域​の​性能​も​大幅​に​改善​でき​ます。

 

自動​テスト​機能

PXI​プラットフォーム​は、​高速​な​データバス​と​複数​計測​器​の​同期​を​駆使​した​自動​テスト​に​対応​する​よう​設計​さ​れ​てい​ます。​PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​では、​PXI​プラットフォーム​の​恩恵​を​活​かし​て、​チャンネル​ごと​に​独立​し​て​搭載​さ​れ​た​波形​生成​エンジン​を​基​に、​周波数​リスト​モード​で​の​周波数​スイープ​の​高速​実行​が​可能​です。

図​6. PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​に​加​え、​NI​が​提供​する​600​種類​の​PXI​モジュール、​さらには​60​社​に​のぼる​ベンダ​から​提供​さ​れる​1500​種類​の​PXI​モジュール​を​組み合わせる​こと​で、​より​スマート​な​テスト​システム​が​構築​可能

 

独立​生成​エンジン​と​シーケンス

PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​で​特に​注目​に​値する​の​は、​チャンネル​ごと​に​出力​信号​生成​用​エンジン​を​1​つ​ずつ​装備​し​て​いる​点​です。​市場​に​流通​し​て​いる​他の​任意​波形​発生​器​の​場合、​たとえ​チャンネル​が​複数​搭載​さ​れ​てい​て​も、​1​つ​の​波形​生成​エンジン​を​共用​する​設計​の​もの​が​多く、​PXIe-54x3​の​この​仕様​は​ユーザ​にとって​大きな​メリット​を​も​たら​し​ます。

波形​生成​エンジン​が​1​つ​しか​ない​任意​波形​発生​器​の​場合、​たとえ​複数​の​出力​チャンネル​を​有​し​てい​た​として​も、​構成​や​タイミング​制御​の​多く​は​チャンネル​間​で​共通​の​もの​と​しな​け​れ​ば​なり​ま​せん。​例えば、​2​つ​の​出力​チャンネル​の​間​で​1​つ​の​波形​生成​エンジン​を​共用​する​任意​波形​発生​器​の​場合、​トリガ、​マーカ、​および各種イベント設定をチャンネルごとに独自に設定することはできず、​2​つ​の​チャンネル​の​間​で​共通​の​設定​を​適用​する​必要​が​あり​ます。​逆に、​PXIe-54x3​の​よう​に、​チャンネル​ごと​に​独立​した​波形​生成​エンジン​を​装備​し​て​いる​場合、​トリガ​と​マーカ、​さらには​波形​スクリプト​を​各​チャンネル​で​独自​に​設定​でき​ます。​PXIe-54x3​において、​2​つ​の​チャンネル​の​間​で​共通​と​しな​け​れ​ば​なら​ない​の​は、​基準​クロック​ソース​と​PFI​入力​端子​など​の​ハードウェア​リソース​だけ​です。

最も​重要​な​点​は、​2​つ​の​独立​した​波形​生成​エンジン​を​有する​任意​波形​発生​器​の​場合、​信号​生成​の​開始​および​停止​を、​チャンネル​ごと​に​完全​に​独立​し​て​行える​こと​です。​こうした​特長​は​最終​的​に、​テスト​システム​に​実装​できる​チャンネル​密度​の​増加​や、​任意​波形​発生​器​の​実装​に​必要​な​PXI​スロット​数​の​削減​に​寄与​し​ます。​アプリケーション​によって​は、​独立​し​て​動作​する​複数​の​チャンネル​を​必要​と​する​もの​も​あり​ます。​独立​した​生成​エンジン​を​装備​し​てい​ない​任意​波形​発生​器​の​場合、​アプリケーション​が​2​つ​の​独立​した​出力​チャンネル​を​必要​とすれば、​2​つ​の​PXI​モジュール​を​使用​しな​け​れ​ば​なり​ま​せん。

 

周波数​リスト​モード

周波数​リスト​モード​を​使用​すると、​標準関数生成モードにおいて周波数リストを定義すれば、​周波数​ホッピング​および​スイープ​を​高速​に​実行​でき​ます。​この​機能​は、​周波数​ホッピング・​スイープ​処理​を​ホスト​ソフトウェア​上の​プロセス​から​切り離し、​デジタル​トリガ​または​ハードウェア​タイミング​の​内部​カウンタ​を​使用​し​て​リスト​を​進める​場合​に​有用​です。​周波数​リスト​モード​エンジン​は、​周波数​を​位相​連続​的​に​調整​し​ます。​この​よう​な​位相​連続​性​の​存在​は、​ハードウェア​の​カウンタ​タイミング​を​使用​した​一連​の​小​ステップ​を​作成​する​こと​で、​1​つ​の​スイープ​に​統合​する​こと​を​可能​にし​ます。​この​機能​を​利用​すると、​任意​波形​シーケンス​の​作成​が​不要​となり、​一連​の​標準​関数​発生​を​含む​テスト​の​所要​時間​を​大幅​に​短縮​でき​ます。

図​7.ソフトウェア​ベース​の​PXI​テスト​システム​は、​Time-​to-​market(開発​製品​の​市場​投入​まで​の​期間)​の​短縮、​テスト​スループット​の​向上、​テスト​全体​に​要する​コスト​の​削減​を​同時に​実現。​モジュール​式​計測​器​により、​テスト​システム​の​機能​を​必要​十分​な​もの​に​設計​できる​とともに、​新た​な​計測​技術​を​導入​し​て​将来​的​な​ニーズ​変化​に​も​対応​可能

 

主要​な​アプリケーション​分野

PXI​任意​波形​発生​器​は、​オープン​で​モジュール​式​アーキテクチャ​の​PXI​プラットフォーム​を​ベース​に​構築​さ​れ​て​おり、​航空​宇宙/​防衛、​運輸、​半導体​など​多く​の​産業​分野​で​テスト​コスト​を​削減​し、​Time-​to-​market​を​短縮​し​ます。

 

航空​宇宙​および​自動車​テスト

PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​は、​高​インピーダンス​負荷​に対して​24 Vpp​の​電圧​レンジ​で​の​出力​に​対応​し​て​おり、​各種​信号​を​高い​確度​と​精度​で​生成​し​ます。​このように​大きな​電圧​レンジ​と​正確​な​信号​表現​を​有​す​任意​波形​発生​器​は、​航空機​および​自動車​で​使用​さ​れる​各種​センサ​や​サブシステム​へ​の​刺激​信号​の​印加​や​シミュレーション​に​ご​利用​い​た​だけ​ます。

PXIe-5413、​PXIe-5423、​および​PXIe-5433​は、​いずれ​も​NI-​FGEN​計測​器​ドライバ​を​使用​し​て​プログラム​でき、​これ​は​数​世代​前​の​PXI​波形​発生​器​から​共通​し​て​使用​さ​れ​続​け​て​いる​計測​器​ドライバ​です。​このように​共通​した​計測​器​ドライバ​を​一貫​し​て​使用​できる​こと​で、​新​世代​の​計測​器​導入​に​付随​する​負担​を​軽減​し​てい​ます。

 

半導体​テスト

PXI-54x3​任意​波形​発生​器​は、​半導体​の​評価・​検証​テスト​および​製造​テスト​に​最適​な​機能​を​有​し​て​おり、​周波数​および​時間​領域​で​の​波形​生成​を​非常​に​正確​に​実行​する​能力​を​有​し​てい​ます。

PXIe-54x3​の​よう​に​様々​な​コンポーネント​の​テスト​に​対応​できる​柔軟​な​計測​器​は、​テスタ​の​占有​スペース​を​節約​し、​テスタ​に関する​導入​コスト​の​削減​に​寄与​し​ます。​また、​2​チャンネル​搭載​PXIe-54x3​任意​波形​発生​器​は、​独立​した​エンジン​を​備え​て​いる​ため、​自動​検証​テスト​システム​や​半導体​製造​向け​自動​テスト​装置​(ATE)​に​求め​られる​各​テスト​サイト​の​独立​した​処理・​実行​を​可能​にし​ます。

PXI​は、​PXI​シャー​シ​内​または​シャー​シ​間​の​すべて​の​モジュール​間​で、​同期​と​トリガ​共有​が​可能​な​設計​と​な​って​い​ます。​計測​器​間​で​の​ハードウェア​トリガ​機能​は、​テスト​シーケンス​の​実行​時間​を​大幅​に​削減​する​こと​で、​テスト​全体​の​時間​短縮​に​寄与​し​ます。