NI PXI任意波形发生器功能

大多数信号发生器的内存架构对波形大小和量子有限制。根据采样数，下载至设备存储器的每个波形必须至少为最小波形大小。此外，下载至设备存储器的波形的采样大小必须是某个数字或量子的整数倍。

例如，NI 5412任意波形发生器的最小波形大小为4，波形量子为4，相对于其前代的最小波形大小为256、量子为8，采样更加灵活。NI 5412可输出大小为4、8、12、16等的波形，而前者只能输出大小为256、264、272、280等的波形。

信号发生器的板载内存中可加载多个波形及其波形排序指令。使用顺序生成波形的概念称为“波形顺序”或“链接和循环”波形。循环波形多次重复单个波形，而链接波形指定AWG的播放列表。由于AWG将波形存储在板载内存中，因此波形的长度有限。波形循环有助于生成重复多次的子分量信号。循环执行波形段可提高内存效率并延长波形的潜在持续时间。

下图显示了波形和段顺序的概念。

图1

在图1中，波形A表示下载至板载内存的正弦波的单个周期。波形B表示下载至板载内存的斜坡波形的单个周期。请记住，每个波形必须符合最小波形大小和量子规则。

图2

图2中的段1显示了使用波形A创建的段，重复或循环3次。段2包含两次波形B循环。段3仅包含一次波形A循环。

图3

 

如图3所示，这些波形按顺序链接。

信号源提供多种类型的硬件触发，用于控制波形生成。触发是启动一个或多个设备功能的内部或外部激励。触发激励包括TTL数字边沿、软件功能和模拟电平。外部触发可重新导出，与刻度事件（稍后介绍）一起，允许用户与外部电路或其他NI设备同步硬件操作。通常，信号源触发可启动波形生成，或在波形输出开始后使AWG从一个波形阶段跳至另一个波形阶段。以下是四种常用的触发模式：开始触发模式、连续触发模式、阶梯触发模式和突发触发模式。

图4

如图4所示，在开始触发模式下，内存中定义的波形序列遍历整个序列仅生成一次，然后波形生成停止。发生器接收到开始触发后，波形生成从第一段开始，持续到最后一段。生成整个序列列表后，连续生成最后一段的最后一个采样。

另一方面，在连续触发模式下，整个波形段序列连续重复，如图5所示。在开始触发和连续触发模式中，初始触发之后的所有后续触发都将被忽略。

图5

在步进触发模式下，如图6所示，序列列表中定义的波形在每次识别触发时生成一段。波形将循环该特定段的配置次数。段的生成停止后，波形的最后一个采样连续重复，直至接收到下一个触发。当接收到下一个触发时，由下一段定义的波形将为配置数量的循环生成。序列列表用尽后，波形生成将返回第一部分，后续触发将重新开始该过程。只有段完成生成后才能识别触发。否则将忽略触发。

图6

突发触发模式与阶跃触发模式非常相似，区别在于序列列表中定义的每个波形段连续生成，直至发生另一个触发，而不是重复最后一个波形段的最后一个采样。

图7

刻度是可在波形生成的特定点生成的数字脉冲。刻度可放置在每个序列段中，用作控制其他设备定时的触发。例如，刻度输出通常用作高速数字化仪和示波器的数字触发。

通过为每个段指定波形缓冲区开始位置的偏移量计数（采样数），可指定刻度输出。如波形在一段代码中多次循环，每次波形在配置的采样位置循环时将生成该刻度。

如需在波形循环多次的段中仅生成一次刻度，可将段拆分为多个段。例如，如需在循环100次的正弦波的第一次迭代中生成刻度，可创建在指定采样位置使用该刻度生成正弦波的段，并仅循环一次。创建第二个段，生成不带刻度的正弦波形并循环99次。

如图8所示，该方法可用于段的不同组合，通过创建包含刻度的段和一个循环（段1），每五个正弦波形循环生成一个刻度。只要需要重复周期，就会重复这两个段。

图8

标准刻度输出的最大限制是每个波形段只能发生一个刻度事件。数据刻度事件扩展了刻度功能，允许在一段数据中出现多个刻度事件。请参考查找合适的信号发生器指南，确定设备是否支持数据标记事件。

数据标记事件允许用户将16个波形数据位中的任意一个导出至设备上的任意有效目标。请注意，AWG使用数模转换器将一系列数字采样转换为模拟波形。例如，NI 5421 AWG每个采样有16个波形数据位。16个波形数据位中最多可同时导出4个。

指定数据位在波形数据中切换时，数据标记事件的数字电平发生变化。如波形数据位在一段中多次切换，数据标记的电平将每次改变。当数据位为高时，数据标记位为高。也可反转这种关系。

下图显示了指定数据位切换时，导出的数据标记事件在低和高之间切换。在NI 5421上，数据标记事件可导出至RTSI总线、PXI触发线、SYNC OUT/PFI 0和PFI 1或PFI 4和PFI 5。

图9

数据标记事件允许信号发生器和其他设备之间更紧密地同步。例如，AWG和数字化仪通常使用AWG导出的开始触发进行同步。但是，从开始触发导出到在输出连接器中生成模拟波形之间存在短暂的延迟。使用数据刻度事件作为触发源时，由于刻度事件直接与模拟输出同步，可获得更快的触发响应时间。

脚本功能十分强大，可快速方便地创建非常复杂的波形和触发序列。可使用脚本在生成操作中的多个波形间“链接和循环”。脚本是描述要生成的波形、生成顺序、生成次数的指令集，甚至可以包含条件语句。设备上可同时存在多个脚本－通过引用脚本名称可选择执行的脚本。本节介绍创建脚本的语法，以及如何在应用程序中使用脚本。

首先，我们来看一个简单的脚本范例，如下所示。

脚本执行时，连续生成三个波形。使用脚本/结束脚本、生成、重复/结束重复、if/else/结束if、等待和清除这6个主要指令可轻松创建更为复杂的脚本。

脚本/结束脚本 - 定义包含在单个脚本中并关联名称的一组指令。

生成－生成命名波形。可生成整个波形或部分波形。也可选择在指定波形的指定位置生成刻度。

重复/结束重复 - 重复执行一组指令。可重复执行有限次、一直重复或直至收到硬件脚本触发。

If/Else/End If - 根据是否接收到特定的脚本触发，确定要执行的脚本部分。

等待－在收到脚本触发前暂停执行。

清除－忽略之前触发的脚本触发。该选项通常用于等待直到或重复直到指令之前。

我们来看几个使用这些脚本函数创建复杂波形序列的范例。NI脚本编辑器允许用户轻松编写、维护甚至错误检查脚本。

有限重复(N次)－脚本生成波形1、波形2和波形3。波形2重复3次。

条件重复 - 该脚本生成波形1、波形2，然后生成波形3。波形2重复，直至发生脚本触发0。

条件分支 - If/Then Else - 该脚本生成波形1.然后，如果收到scripttrigger0，wavform2将生成。否则，如未接收到Scripttrigger0，将生成波形3。

单步执行多个波形－脚本生成波形1，然后等待脚本触发0。一旦发生Scripttrigger0，脚本将生成波形2。然后脚本等待Scripttrigger0再次出现并生成波形3。注意，清除指令用于确保忽略等待前接收到的脚本触发。整个序列将一直重复，直至中止生成。

生成带刻度的波形－该脚本生成波形1并在采样20处生成刻度事件。

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