规范​说明:​NI​多功能​I/​O (MIO) DAQ

概览

NI​多功能​I/​O (MIO)​数据​采集​(DAQ)​设备​和​模​块​的​规范​手册​提供​了​确定​或​选择​最​适合​您​应用​的​DAQ​设备​或​模​块​所需​的​技术​详情,​并​在​系统​开发​期间​作为​验证​设备​或​模​块​性能​的​参考​资料。​本文​档​以​术语​表​的​形式​提供​了​所用​术语​的​定义,​说明​每​个​规范​的​重要性​和​相关​性。

内容

引言

本​指南​与​大​多数​NI​规范​手册​的​章节​划分​相同。​以下​术语​和​定义​按​字母​顺序​列出,​并且​在​规范​手册​中​可能​会​以​不同​的​顺序​出现。​本​指南​仅​适用​于​60xx、​61xx、​62xx​和​63xx​系列​(以前​为​B、​E、​S、​M​和​X​系列)​MIO DAQ​设备​和​模​块。​其他​NI​产品​系列​(如cDAQ​和​cRIO​机​箱​与​控制器91xx、​92xx、​94xx C​系列​模块,​多功能​RIO 78xx R​系列,​数字​万​用​表,示波器/​数字​化仪和​其他​仪器)​的​规范​可能​会​采用​不同​的​术语​或​方法。​因此,​除​MIO DAQ​系列​中的​设备​和​模​块​外,​本​指南​不​应用​作​其他​设备​和​模​块​的​参考。

本​指南​全​篇​将​采用​NI 6361​和​NI 6363​设备​作为​参考。​如果​要​同时​查看​这些​产品​规范,​可以​访问​以下​链​接:NI 6361​和​NI 6363​规范

 

了解​规范​术语

首先,​请​务必​注意​不同​规范​之间​的​绝对​差异。​NI​将​其​测试​和​测量​仪器​的​功能​与​性能​定义​为“规范”、“典型​规范”和“特有​规范​或​补充​规范”。​有关​保证​规范​或​典型​规范​的​更多​详细​信息,​请​参阅​设备​的​规范​手册。

  • 规范描述​了​仪器​在​建议​的​校准​周期​及​规定​的​工作​条件下​保证​达到​的​性能。
  • 典型​规范是​大​多数​仪器​在​建议​的​校准​周期​及​规定​的​工作​条件下​可​达到​的​规范。典型​规范​不受​保证
  • 特有​规范补充​规范描述​了​仪器​在​设计​或​开发​时​所​构​建,​但​未​在​验证​或​调整​过程​中​进行​评估​的​基本​功能​和​属性。​这些​规范​提供​了​上述​定义​中​未​包含​的​适当​使用​仪器​相关​的​信息。

 

模拟​子​系统​规范

NI MIO DAQ​设备​和​模​块​可能​具有​模拟​输入​系统、​模拟​输出​系统​或​同时​具有​两​种​系统。​一些​规范​为​各​子​系统​的​独​有​规范,​但​也有​一些​规范​同时​适用​于​两​种子​系统。​本​节​分为​三​个​部分,​涵​盖​通用​规范、​特定​于​模拟​输入​的​规范​和​特定​于​模拟​输出​的​规范。

模拟​输入​和​模拟​输出

Absolute Accuracy at Full Scale(全​量程​绝对​精度)

精度​是​指​测量​值​与​正确​值​的​接近​程度。​全​量程​绝对​精度​是​假设​被​测​值​为​给​定​范围​内​支持​的​最大​电压,​从而​计算​得出​的​理论​精度。​测量​的​精度​会​随​测量​值​的​变化​而​变化,​因此​为了​能够​在​设备​之间​进行​比较,​采用​全​量程​精度。​请​注意,​全​量程​绝对​精度​会​假设​环境​变量​(如​25 °C​运行​环境​温度),​可能​会​与​实际​情况​有所不同。

  • 额​定​正向​量程 — 可以​在​特定​量程​内​测量​的​最大​理想​正值
  • 额​定​负向​量程 — 可以​在​特定​量程​内​测量​的​最大​理想​负值
  • 残余​增益​误差 — 仪表​放大器​固有​的​增益​误差,​一般​存在​于​自​校准后
  • 增益​温度​系数 — 一种​温度​系数,​描述​与​上​一次​自​校准​时​的​温度​相比,​温度​对​放大器​的​增益​造成​的​影响
  • 残余​偏移​误差 — 仪表​放大器​固有​的​偏移​误差,​一般​存在​于​自​校准后
  • 参考​温度​系数 — 一种​温度​系数,​描述​与​上​一次​外部​校准​时​的​温度​相比,​特定​温度​下​的​测量​精度
  • INL​误差​(相对​精度​分辨​率)​— ADC​的​电压​输出​与​理想​输出​之间​的​最大​偏差。​可以​认为​是​最​坏​情况​下​的​DNL。​另​见:DNL
  • 偏移​温度​系数 — 一种​温度​系数,​描述​与​上​一次​自​校准​时​的​温度​相比,​温度​对​ADC​转换​中的​偏移​造成​的​影响
  • 随机/​系统​噪声 — 模拟​前端​产生​的​其他​系统​噪声,​通过​将​输入​通道​接地​进行​测量

示例

NI PXIe-6363​的​电压​范围​为​±0.5 V。​全​量程​绝对​精度​在​假设​被​测​信号​为​0.5 V​的​前提​下​计算​得出。​±0.5 V​范围​的​全​量程​绝对​精度​为​100 µV。

另见

如何​计算​绝对​精度​或​系统​精度?


Analog-​to-​Digital Converter (ADC) Resolution(模数​转换​器​(ADC)​分辨​率)

分辨​率​是​指​设备​或​传感器​能​检测​到​的​输入​信号​的​最小​变化。​ADC​的​分辨​率由​用于​表示​模拟​信号​的​位​数​确定。

示例

NI PXIe-6363​是​16​位​设备,​即​在​±5 V​范围​内​可以​检测​到​的​最​小幅​值​变化​为​0.152 mV。​在​±0.1 V​范围​内,​该​值​为​3.05 µV。


Common Mode Rejection Ratio (CMRR)​(共​模​抑制​比​(CMRR))

当​放大器​的​正​输入​和​负​输入​显示​相同​的​信号​时,​CMRR​会​指定​最终​输出​对​该​信号​的​抑制​量​(通常​以​dB​为​测量​单位)。​理想​的​放大器​将​消除​100%​的​共​模​信号,​但在​实际​中​无法​实现​这​一点。

示例

NI PXIe-6363​的​CMRR​为​100 dB。​这​意味​着​它​会​将​共​模​电压​衰减​100,000​倍。​如果​被​测​信号​为​5 Vpk正弦波,​并且​正​负​输入​之间​的​偏移​或​常用​电压​为​5 VDC,​则​最终​输出​会​将​5 VDC​输入​抑制​或​衰减​至​5 µV。​精度​推导​中​不​包含​CMRR,​如果​测​得​的​信号​包含​共​模​电压,​则​应​单独​考虑​CMRR。


Convert Interval(转换​间隔)

多​通道​测量​中​通道​之间​所需​的​稳定​时间。

示例

PCI-6221​的​转换​间隔​范围​为​4​到​7 µs,​具体​取决​于​用户​要求​的​精度​水平。

另见

数据​采集​采样​术语


Coupling(耦合)

两​个​电路​的​接口​属性,​用于​定义​从​接口​的​一​侧​传输​到​另一​侧​的​信号​类型。​通常​有​两​种​选择:

  • 直流​耦合:​将​传输​交流​和​直流​信号
  • 交流​耦合:​仅​传输​交流​信号,​在​硬件​上​实现​消除​信号​的​直流​偏移

一些​设备​具有​可​选​的​软件​耦合​功能,​而​一些​设备​则​具有​交流​或​直流​耦合​功能。

示例

NI PXIe-6363​的​模拟​输入​和​模拟​输出​均​具有​直流​耦合​功能,​不​支持​交流​耦合​功能。

另见

交流​耦合​和​直流​耦合​的​基本​信息


Crosstalk(串​扰)

测量​一个​通道​上​的​信号​对​相邻​通道​的​耦合​或​影响​程度。​只要​在​物理​上​靠近​另一​条​导线​或​PCB​迹​线​的​导线​或​PCB​迹​线上​存在​幅度​变化​信号,​就​会​存在​串​扰。

示例

NI PXIe-6363​的​串​扰​规范​为,​相邻​通道-75 dB,​非​相邻​通道-95 dB。​这​意味​着​通道​ai2​与​通道​ai1​和​ai3​之间​的​串​扰​规范​为-75 dB,​而​与​所有​其他​ai​通道​的​串​扰​规范​为-95 dB。


Data Transfer Mechanisms(数据​传输​机制)

NI​设备​双向​传输​数据,​从​设备​到​计算​机​(输入),​以及​从​计算​机​到​设备​(输出)。​不同​的​总​线​(USB、​PXI Express​等)​将​使用​不同​的​数据​传输​机制。​一些​总​线​可以​支持​多种​传输​机制。​有关​特定​机制​的​更多​信息,​请​参阅​NI-​DAQmx​帮助​文​档。

示例

USB-6341​支持​USB Bulk(信号​流)​和​编​程​控制​I/​O​数据​传输。​NI PXIe-6363​支持​直接​内存​访问​(DMA)​和​编​程​控制​I/​O。

另见

什么​是​分散-​收集​DMA(直接​内存​访问)?


Differential Non-​Linearity (DNL)​(微分​非线性​(DNL))

DAC​的​理想​步​长​(有关​如何​计算​步​长​的​信息,​请​参阅数​模​转换​器​(DAC)​分辨率)​与​输出​的​实际​值​之间​的​差​值​(通常​以​LSB​为​测量​单位)。​在​理想​的​DAC​中,​DNL​为​0 LSB。

示例

NI PXIe-6363​的​DNL​为​±1 LSB,​即​对于​DAC​输出​的​任何​值,​实际​值​可能​与​编​程​值​相差​±1 LSB。​例如,​如果​用户​对​DAC​进行​编​程,​从而​在​±5 V​的​范围​内​输出​1 V​的​值,​则​输出​(不​考虑​精度​的​影响)​的​范围​可以​是:

INL​是​DNL​的​复合​效应,​因此​INL​规范​经常​用于​精度​计算​中。​对于​NI PXIe-6363,​精度​表​中的​INL​规范​在​所用​范围​为​64 ppm​或​4 LSB。


Digital-​to-​Analog Converter (DAC) Resolution(数​模​转换​器​(DAC)​分辨​率)

从​数字​值​转换​时​代表​模拟​信号​的​位​数。

示例

NI PXIe-6363​使用​16​位​DAC,​即​有216个​离散​值​可以​在​±5 V、​±10 V​或​提供​的​用户​电压​之间​输出。

另见

生成​信号:​函数​发生​器​类型、​DAC​注意​事项​和​其他​常用​术语


FIFO Size (Analog)​(FIFO​容量​(模拟))

在​执行​模拟​输入​或​模拟​输出​任务​时,​NI DAQ​设备​可以​将​数据​存储​在​板​载​FIFO​中。

  • 对于​输入​任务,​此​FIFO​用于​在​NI-​DAQmx​驱动​程序​软件​将​数据​传输​到​RAM​中​预先​分配​的​位置​(称为​PC​缓冲​区)​之前​缓冲​数据。
  • 对于​输出​任务,​可以​结合​使用​FIFO​和​PC​缓冲​区​缓​存​用户​请求​生成​的​数据。

对于​具有​输入​和​输出​通道​的​设备,​每​个子​系统​都有​一个​专用​的​FIFO。​但是,​此​FIFO​内的​所有​通道​都​共享​此​FIFO。​对于​模拟​输入,​NI-​DAQmx​实现了数据​传输​机制,​从而​确保​将​存储​在​FIFO​中的​数据​尽快​传输​到​PC​缓冲​区,​使​板​载​FIFO​不会​超​限​运行。​对于​模拟​输出,​NI-​DAQmx​实现了数据​传输​机制,​从而​确保​将​PC​缓冲​区​中的​数据​尽快​传输​到​板​载​FIFO,​使​FIFO​不会​欠​载​运行。​对于​模拟​输出,​用户​可​选​属性​可​用于​指定​是否​使用​PC​缓冲​区,​以及​是否​仅​从​板​载​FIFO​重新​生成​单一​波形。

示例

NI PXIe-6363​的​输入​FIFO​支持​2,047​个​样本。​这​意味​着​使用​四​个​通道​以​1,024 S/​ch/​s​的​速率​采集​数据​的​输入​任务​将​在​不到​半​秒​的​时间​内​使​板​载​FIFO​超​限​运行:

NI-​DAQmx​使用​DMA​将​数据​从​FIFO​传输​到​板​载​计算​机​内存​(称为​缓冲​区),​以​避免​超​限。

另见

在​NI-​DAQmx​中​配置​数据​传输​请求​条件​属性
Waveform Acquisition (DI) FIFO(波形​采集​(DI) FIFO)
Waveform Generation (DO) FIFO(波形​生成​(DO) FIFO)


Input Bias Current(输入​偏​置​电流)

如果​输入​阻抗​有限,​设备​需要​少量​电流​才能​检测​到​信号。​理论​上,​该​值​应​为​0 A,​但​实际​上​这​是​不可能​的。

示例

NI PXIe-6363​的​输入​偏​置​电流​为​±100 pA。​这​意味​着​NI PXIe-6363​测量​的​所有​传感器​必须​能够​在​其​整个​电压​输出​范围​内​拉​电流​至少​达到​此​水平,​才能​正确​完成​数字​化。


Input Current During Overvoltage Condition(过​压​时​的​输入​电流)

当​设备​处于过​压​状态时,​该​值​为​指定​的​设备​灌​电​流量。

示例

NI PXIe-6363​在​过​压​状态​下​每​个​引​脚​灌​电流​最高​达​±20 mA。​超过​该​值​可能​会​损坏​关键​组​件。


Input Impedance(输入​阻抗)

输入​阻抗​用以​衡量​输入​电路​阻止​电流​流向​模拟​输入​地​的​程度。​对于​理想​的​ADC,​该​值​应​为​无穷​大,​表示​没有​电流​从​输入​端​流向​地面,​但​实际​上​这​是​不可能​的。​有限​输入​阻抗​表示​ADC​将给​电路​带来​一定​程度​的​负荷,​特别​是​具有​高​输出​阻抗​的​电路。​传感器​的​输出​阻抗​通常​较​低。

示例

NI PXIe-6363​的​输入​阻抗​为Zin > 10 GΩ。​以​最低​输入​阻抗​的​最​坏​情况​为​例,​您​可以​将​单​端​测量​视为​以下​简化​电路,​假设​传感器​的​输出​阻抗Zout = 150 Ω。

DAQ设备输入阻抗示例

传感器​输出​和​DAQ​设备​输入​的​串联​组合​意味​着​电压​将​在​两​个​阻抗​值​之间​分配,​其中​较大​的​阻抗​将​承受​大部分​电压。​这​表示,​如果​该​传感器​的​灵敏​度​为​20 °C/​V,​并且​测量​值​为​100 °C(输出​5 V),​那么​DAQ​设备​测​得​的​电压​将​是​输出​电压​乘​以​输入​阻抗​与​DAQ​输入​和​传感器​输出​阻抗​之​和​的​比值:

75 nV​的​测量​差​值​对应​因​阻抗​而​几乎​可以​忽略​的​0.5 °C​测量​误差。

为了​说明​输入​阻抗​成为​重要​规范​的​示例,​以​传感器​具有​极​高​输出​阻抗​(如​5 GΩ)​的​假设​情况​为​例。​将​DAQ​设备​连接​到​具有​这​一​极​高​输出​阻抗​的​传感器,​会​导致​传感器​的​5 V​额​定​输出​读​取​值​为​3.33 V,​或​假设​的​测量​误差​为​33.4 °C。


Maximum Update Rate(最大​更新​速率)

对于​模拟​输出,​更新​速率​是​指​每秒​DAC​对​模拟​电压​或​电流​值​的​采样​次数。​大​多数​NI​设备​在​每​个​模拟​输出​通道​上​都有​一个​DAC,​但​将​共享​存储​模拟​输出​数据的FIFO。​当​在​同一​设备​上​使用​多个​AO​通道​时,​从此​FIFO​读​取​数据​并​将​其​传输​到​板​载​不同​DAC​的​速率​有时会​限制​更新​速率。​更新​速率​按照​从​单一​通道​输出​的​每秒​样本​数​(S/​s)​或者​从​多个​通道​输出​的​每​通道​每秒​样本​数​(S/​s/​ch)​进行​测量。

有关​模拟​输入​等效​值,​请​参见采样​速率

示例

NI PXIe-6363​有​四​个​模拟​输出​通道。

  • 使用​单​个​通道​时,​该​通道​上​的​更新​速率​为​2.86 MS/​s。
  • 使用​三​个​模拟​输出​通道​时,​最大​更新​速率​为​1.54 MS/​s/​ch — 当​更多​通道​添加​到​扫描​列表​中​时,​从​FIFO​读​取​数据​并​发送​到​各个​DAC​的​速率​会​逐渐​限制​更新​速率。

Maximum Working Voltage(最大​工作​电压)

最大​工作​电压​是​指在​其他​通道​出现​数据​有效性​问题​之前,​设备​在​任何​模拟​输入​通道​上​可以​承受​的​总​电压​水平。​待​测​信号​电压​和​AI GND​有关​的​任何​共​模​电压​之​和​不​应​超过​此​最大​工作​电压​规范,​如此​可​确保​其他​通道​上​的​精度。 请​注意,​最大​工作​电压​与​设备的输入​范围无关。 

示例

PXIe-6363​上​正在​测量​2.5 VDC​共​模​的​10 Vpk正弦波,​其​最大​工作​电压为±11 V,​如下所示:

最大工作电压规范说明

两​个​信号​电压​之​和​的​峰值​为​+12.5 V,​超出​了​最大​工作​电压。​超出​最大​工作​电压​会​使​其他​多​路​复​用​通道​上​的​数据​有效性​受到​威胁,​这​是​因为​没有​足够​的​时间​来​稳定​多​路​复​用​器​上​的​多余​电荷。 

另见

Overvoltage Protection(过​压​保护)
输入​范围


Monotonicity(单调​性)

单调​性​可​保证​当​DAC​代码​增加​时,​输出​电压​也​增加。

示例

NI PXIe-6363​保证​输出​电压​会​随​DAC​代码​的​增加​而​增加。​例如,​斜坡​函数​将​始终​根据​斜坡​的​方向​增加​或​减少。


Output Current Drive(输出​驱动​电流)

对于​模拟​输出,​输出​驱动​电流​是​设备​灌​电流​或​拉​电流​的​最大​量。​连接​的​负载​(包括​输出​阻抗)​与​编​程​电压​相​结合,​确定​了​维持​编​程​输出​电压​所需​的​电流。

如果​驱动​电流​仍然​低于​指定​的​输出​驱动​电流,​则​可以​保证​提供​编​程​输出​电压。​输出​驱动​电流​过​大会​使​设备​进入​过​驱​状态,​输出​电压​无法​再​得到​保证。

示例

NI PXIe-6363​能够​从​任何​模拟​输出​通道​驱动​±5 mA​电流。​在​±10 V​范围​内,​这​意味​着​在​全​量程​驱动​的​最低​总​阻抗​取决​于​最大​功率​输出​或​最大​电流​和​电压:

考虑​到​PXIe-6363​的​输出​阻抗,​在​全​量程​驱动​的​最低​连接​阻抗​为​最小​负载​与​输出​阻抗​之​差:

另见

过​电流


Output Impedance(输出​阻抗)

输出​阻抗​是​与​模拟​输出​通道​有效​串联​的​阻抗,​如下所示:

NI DAQ设备输出阻抗示例

 低​输出​阻抗​允许​将​产生​的​更多​电压​分配​给​模拟​输出​的​负载。​请​务必​将​输出​阻抗​考虑​在内,​从而​确保​达到​所需​的​电压​水平

示例

NI PXIe-6363​的​输出​阻抗​为​0.2 Ω。​即​如果​连接​的​负载​阻抗​为​500 Ω,​并且​用户​指定​的​电压​为​1 V,​则​负载​上​的​实际​电压​为​0.9996 V,​比​预期​低​0.4 mV。​在​该​电压​下,​还​将​从​设备​流入​1.99 mA​的​电流。


Overdrive (Short Circuit) Current(过​(短路)​电流)

如果​输出​阻抗​和​负载​阻抗​的​总和​太低,​导致​从​设备​流入​的​电流​大于输出​驱动​电流指定​的​值,​设备​将​进入​过​驱​状态。​过​电流​或​短路​电流​是​设备​在​不​受损​的​情况​下​能够​提供​的​最大​电​流量。​在​这种​过​驱​状态​下,​电压​将​随​电流​流入​的​增加​而​下降。 

超出​过​电流​可能​会​损坏​设备。​NI​建议​始终​在​输出​驱动​电流​规范​内​使用​设备,​以免​损坏​设备。

示例

NI 6363​的​过​电流​规范​为​26 mA。​超过​该​值​(例如​在​短路​期间)​可能​会​损坏​设备。

另见

Output Current Drive(输出​驱动​电流)


Overdrive Protection(过​驱​保护)

对于​模拟​输出,​过​驱​保护​是​指在​设备​受到​损坏​之前​通道​上​可以​承受​的​最大​电压。​该​规范​高于​在​意外​反向​驱动​电压​的​情况​下​可以​编​程​的​实际​电压。

示例

NI PXIe-6363​的​每​个​模拟​输出​通道​上​分别​受到​高达​±25 V​的​保护。​即​无论​编​程​输出​电压​值​为​多少,​只要​引​脚上​AO GND​有关​的​电压​在​±25 V​以内,​就不​会对​设备​造成​损坏。​超出​该​值​可能​会​损坏​设备。


Overvoltage Protection(过​压​保护)

模拟​输入​电路​中​设​有​保护​二极管,​将​对​大​电压​进行​限制,​以免​损坏​设备​的​最​关键​组​件,​如​PGIA​或​ADC。

  • 当​设备​上​电​时,​这些​二极管​会​偏​置​一定​的​正​电压​和​负​电压,​这​意味​着​必须​有​大于​偏​置​电压​和​反向​电压​之​和​的​电压​存在,​才​会​使​这些​二极管​过载​而​损坏。
  • 当​设备​断电​时,​偏​置​电压​将​消除,​因此​使​二极管​反向​所需​的​电压​更低,​从而​使​设备​更​容易​受到​损坏。

处于​过​压​状态​时,​设备​灌​电流​最大​量由过​压​条件下​的​输入​电流决定。

示例

NI PXIe-6363​的​两​个​AI​引​脚​具有​高达​±25 V​的​保护。​如果​超过​两​个​AI​引​脚​的​过​压​大于​±25 V,​可能​会​损坏​设备。​当​设备​断电​时,​保护​电​平​较​低,​为​±15 V。


Power-​on State(上​电​状态)

上​电​状态​指明​了​当​设备​上​电​时,​以及​在​称为上​电/​断电​毛刺的​毛刺​周期​之后,​模拟​输出​通道​的​值。​在​设备​通过​总​线​接收​功率​之前,​可在​上​电​毛刺​规范​中​查看​输出​上​的​值。

示例

上​电​后,​NI PXIe-6363​模拟​输出​通道​的​电压​为​±5 mV。


Power-​on/​off Glitch(上​电/​断电​毛刺)

设备​接通​和​断开​电源​时,​模拟​输出​通道​上​会​出现​毛刺​信号。

  • 毛刺​能量​幅​值 — 毛刺​信号​在​毛刺​周期​内​达到​的​峰值​幅度
  • 毛刺​能量​持续​时间 — 毛刺​信号​在​上​电​状态​下​消退​的​时长

示例

NI PXIe-6363​的​指定​毛刺​为​1.5 Vpk,​时​长​200 ms。​NI USB-6363​的​指定​毛刺​为​1.5 Vpk,​时​长​1.2 s。​受​固​件​更新​和​USB​主机​性能​的​影响,​USB​设备​上​的​毛刺​周期​可能​会​比​指定​周期​更​长。


Range (Input or Output)​(范围​(输入​或​输出))

对于​模拟​输入,​该​值​为​可在​保证​精度​的​情况​下​测量​的​最大​正值​和​负​值。​对于​模拟​输出,​该​值​为​可以​生成​的​最大​正值​或​负​值。​一些​设备​具有​多个​输入​或​输出​范围,​可​用于​在​较​低​电​平​信号​上​提供​更高​的​分辨​率。

示例

NI PXIe-6363​有​四​个​输入​电压​范围:​±0.1 V、​±0.2 V、​±0.5 V、​±1 V、​±2 V、​±5 V、​±10 V,​有​一个​输出​范围:​±10 V。

另见

Analog-​to-​Digital Converter (ADC) Resolution(模数​转换​器​(ADC)​分辨​率)
Digital-​to-​Analog Converter (DAC) Resolution(数​模​转换​器​(DAC)​分辨​率)


采样​速率

采样​速率​指定​了​ADC​将​数据​从​模拟​值​转换​为​数字​值​的​频率。​某些​设备​只有​一个​ADC,​因此,​采样​速率​在​通道​之间​共享,​而​另​一些​设备​的​每​个​通道​都有​专用​的​ADC。​采样​速率​按照​每秒​样本​数​(S/​s)​或者​每​通道​每秒​样本​数​(S/​s/​ch)​(从​多个​通道​采集​样本​时)​进行​测量。

  • 单​通道​最大值 — 对于​在​通道​之间​共享​的​采样​速率,​单​通道​采集​数据​的​速率​比​共享​时​允许​的​速率高
  • 多​通道​最大值 — 对于​在​通道​之间​共享​采样​速率​的​设备,​该​值​为​所有​通道​结合​起来​采集​数据​的​最大​速率
  • 最小值 — 采集​数据​的​最小​速率

有关​模拟​输出​等效​值,​请​参见最大​更新​速率

示例

NI PXIe-6363​是​多​路​复​用​设备,​即​模拟​输入​通道​在​一个​ADC​中​实现​多​路​复​用。​单​个​模拟​输入​通道​对​模拟​信号​的​采样​速率​高达​200​万个/​秒​(2 MS/​s)。​在​使用​多​通道​时,​所有​通道​结合​在一起​的​速率​必须​小​于​1 MS/​s(2​个​通道​以​500 kS/​s/​ch​的​速率​进行​采样,​4​个​通道​以​250 kS/​s/​ch​的​速率​进行​采样,​以此​类推)。​此​设备​没有​最低​采样​速率。


Scan List Memory(扫描​列表​内存)

一个​任务​中​扫描​的​通道​数​被​指定​为​扫描​列表​内存。​一个​模拟​输入​任务​可以​在​称为​扫描​列表​的​序列​中​包含​许多​虚拟​通道。​扫描​列表​可以​多次​包含​相同​的​物理​通道,​并且​可以​按​任意​顺序​进行​采样。​提交​任务​后,​此​扫描​列表​将​被​临时​编​程​到​DAQ​设备。

示例

NI PXIe-6363​的​扫描​列表​内存​有​4,095​个​条目。​即​当​单​个​任务​中​包含​所有​物理​通道​时,​一次​扫描​或​采样​时钟​的​一个​刻度​便​可以​触发​最多​读​取​4,095​个​物理​通道。​但是,​请​牢记多​通道​测量​的​稳定​时间(某些​设备​也​称为转换​间隔),​该​值​会​将​采样​时钟​速率​限制​为​最大​250 Hz​左右。


Settling Time(稳定​时间)

模拟​输出​值​稳定​在​一定​精确​度​范围​内​所​花费​的​时间。

示例

NI PXIe-6363​的​全幅​跳​变​稳定​时间​在​1 LSB​或​2 µs​的​15 ppm​之内。​即​对于​±5 V​范围​(-5 V、​5 V、-5 V、​5 V​等)​的​全幅​振荡,​可以​驱动​到​1 LSB​以内​的​最大​频率​为​1/​(2 µs) = 500 kHz。


Settling Time for Multichannel Measurements(多​通道​测量​的​稳定​时间)

执行​多​通道​采集​时,​ADC​必须​连接​到​每​个​通道​的​时间。

示例

以​±10 V​的​范围​在​NI PXIe-6363​上​采集​数据​时,​多​路​复​用​器​必须​在​单​个​通道​上​保持​长达​1.5 µs​的​时间,​以便​可​编​程​增益​仪表​放大器​(NI-​PGIA)​在​提供​全幅​跳​变​输入​的​情况​下,​稳定​在​实际​值​的​1​个​最低​有效​位​(LSB)​内。


Slew Rate(边沿​斜率)

边沿​斜率​是​指​给​定​设备​中​模拟​输出​通道​的​变化​速率。​通常​以​V/​µs​为​测量​单位。​输出的稳定​时间使用​计算​中​已​包含​的​边沿​时间​计算​得出。​在​设计​用于​高​幅度​高​频​信号​的​系统​时,​务​必要​考虑​边沿​斜率,​因为​幅度​的​大幅​摆动​可能​会​超出​给​定​设备​的​边沿​斜率。

示例

NI PXIe-6363​的​典型​边沿​斜率​为​20 V/​µs,​即​可以​产生​的​全​量程​高​频​为​1 MHz。​尝试​输出​幅度​更大​的​全​量程​信号​会​导致​不必要​的​失真。


Small Signal Bandwidth(小​信号​带​宽)

衰减​小​于–​3 dB​时​通过​的​频率​范围。​小​信号​带​宽的​测试​采用​的是​低​压​信号,​因此​不会​出现​边沿​斜率​失真。

示例

NI PXIe-6363​的​小​信号​带​宽​为​1.7 MHz,​如下所示:

PXIe-6363小信号带宽示意图


Spurious Free Dynamic Range (SFDR)​(无​杂​波​动态​范围​(SFDR))

无​杂​波​动态​范围​是在​杂​波​噪声​干扰​或​导致​基本​信号​失真​之前​的​可用​动态​范围。​模拟​输入​和​模拟​输出​电路​均​具有​会​导致​谐​波​失真​的​非线性​特点。​SFDR​在​频​域​中​很​容易​观测​到,​如下所示:

无杂波动态范围(SFDR)杂散基波示例

示例

PCI-6133​的​SFDR​约​为​95 dB。​以下​图为​例,​如果​在​0 dB​时​应用​基本​信号,​则​下​一个​最高​杂​波​将​在​低于​95 dB​时​出现,​提供​无​杂​波​干扰​的​可用​动态​范围。


Timing Accuracy(定​时​精度)

在​NI DAQ​设备​上​针对​定​时​信号​生成​时钟​信号​时,​产生​的​实际​频率​将​处于​定​时​精度​范围​内。​该​规范​源自​板​载​晶体​振荡​器​的​整体​精度。​定​时​精度​通常​以​百万​分​之一​(ppm)​为​测量​单位。​要​将​该​精度​值​转换​为​Hz,​请​乘​以​精度​值,​再​除以100​万。时钟​的​频率​不太​可能​在​不同​周期​发生​大幅度​变化。

示例

PXIe-6363​的​定​时​精度​为​50 ppm。​对于​更新​速率​为​1,000 S/​s​的​模拟​输出​任务,​采样​时钟​将​以​1,000 Hz ± 50 ppm​的​频率​运行。​以​Hz​为​单位,​结果​为:


Timing Resolution(定​时​分辨​率)

使用​板​载​定​时​引擎​时,​模拟​输入​和​输出​任务​的​采样​和​更新​速率​限制​为​离散​值。​两​个​相邻​速率​之间​的​时钟​周期​之​差​称为​定​时​分辨​率。​如果​NI-​DAQmx​无法​生成​用户​指定​的​准确​频率,​就​会​将​所​选​频率​强制​提高​到​下​一个​可用​频率。

示例

NI PXIe-6363​的​指定​定​时​分辨​率​为​10 ns。​即​它​能够​以​10 ns​的​整数​倍​生成​或​采集​数据。​例如,​32,000.00 Hz​和​32,010.2432...Hz​是​两​个​相邻​的​频率,​因为​它们​的​时钟​周期​分别​为​31.250 µs​和​31.240 µs。​要​查找​下​一个​可用​频率,​请将​定​时​分辨​率​与​已知​的​时钟​周期​相加​或​相​减。


Total Harmonic Distortion (THD)​(总​谐​波​失真​(THD))

由于​ADC​和​DAC​组​件​固有​的​非线性​特点,​测量​或​生成​的​信号​中将​出现​谐​波​频率。​这些​谐​波​功率​之​和​与​基​波​功率​的​比值​称为​总​谐​波​失真。

示例

PCI-6133​的​指定​THD​约​为-101 dB。​即​对于​给​定​的​测试​信号​(在​本​例​中​为​全​量程​的​10 kHz​正弦波),​信号​中​造成​谐​波​失真​的​功率​占​比​小​于​0.001%。​相反,​超过​99.999%​的​测量​功率​由​基音​或​特定​的​信号​产生。


 

数字​子​系统​规范

NI MIO DAQ​设备​和​模​块​可​支持​数字​输入、​数字​输出​或​同时​具有​两​种​系统。​它们​还​支持​可​编​程​函数​接口​(PFI)​线路,​提供​了​可在​背​板​上路​由​数字​信号​的​方法。​下​文​列出​了​常见​规范​及其​定义,​以及​该​规范​的​实际​使用​方法。

DI Sample Clock frequency(DI​采样​时钟​频率)

确定​可以​采集​数字​波形​数据​的​速率。​对于​基于​USB​的​设备​和​基于​PCI(包括​PCI、​PCI Express、​PXI​和​PXI Express)​的​设备,​此​规范​会​有所不同。​通常,​基于​PCI​的​设备​支持​更高​的​数字​波形​传输​速率,​因为​其​总​线​的​持续​吞吐量​更高,​延迟​更低,​且​实现​了​直接​内存​访问​(DMA)​数据​传输。

示例

NI 6363​有三​种​组成​结构:​USB、​PCI Express​和​PXI Express。

  • USB — 采样​时钟​频率​范围​为​0​到​1 MHz,​具体​取决​于​总​线上​其他​设备​的​活动。​例如,​如果​您要​将​数据​记录​到​与​设备​位于​同一​USB​集​线​器​的​USB​外部​硬盘​上,​可能​无法​达到​1 MHz​的​全​采集​速率。​为了​获得​最佳​性能,​NI​仅​建议​在​USB​根​集​线​器​上​使用​USB DAQ​设备。
  • PCI Express​和​PXI Express — 采样​时钟​频率​范围​为​0​到​10 MHz,​具体​取决​于​总​线上​其他​设备​的​活动。​例如,​如果​在​采集​过程​中有​大量​数据​被​发送​到​GPU​进行​并行​处理,​可能​无法​达到​10 MHz​的​全​采集​速率。​为了​获得​最佳​性能,​NI​建议​当​PCI Express​或​PXI Express​设备​与​其他​设备​位于​同一​台​交换​机上​时,​所有​设备​都​沿​同一​方向​发送​数据。

DO Sample Clock frequency(DO​采样​时钟​频率)

确定​在​大​多数​NI​设备​上​可以​从​端​口​0​输出​数字​波形​数据​的​速率。​对于​基于​USB​的​设备​和​基于​PCI(包括​PCI、​PCI Express、​PXI​和​PXI Express)​的​设备,​以及​数据​的​来源​不同,​此​规范​会​有所不同。

  • 从​FIFO​重新​生成 — 用户​一次​性向​设备​写​入​数据,​然后​数据​在​设备​上​重新​生成。​这种​方法​消除​了​总​线​通信​量的​问题,​提高​了​输出​率。
  • 从​内存​流​式​传输 — 设备​不会​重新​生成​数据,​因此​用户​的​应用​中​必须​一直​提供​可用​的​新​数据,​以​避免​发生​下​溢​错误。​此​方法​会​使​总​线上​的​通信​持续​不断,​因此​更新​速率​在​吞吐量​较​低​的​总​线上​受到​的​限制​更大。

示例

NI 6363​有三​种​组成​结构:​USB、​PCI Express​和​PXI Express。

  • USB — 与​PCI Express​和​PXI Express​相比,​吞吐量​较​低​且​总​线​延迟​较​高。​从​FIFO​重新​生成​输出​波形​时,​可以​达到​10 MHz​的​最大​更新​速率。​从​内存​进行​流​式​传输​时,​必须​通过​USB​流​式​传输​数据,​因此​指定​的​最大​速率​较​低,​为​1 MHz。
  • PCI Express​和​PXI Express — 这些​总​线​速度​更​快,​可以​维持​更高​的​吞吐量,​并​提供​10 MHz​的​指定​最大​更新​速率。

Debounce Filter Settings(去​抖动​滤波​设置)

当​数字​线路​状态​变化​时​(从​低到​高,​或​从​高​到​低)​时,​有时会​在​两​个​状态​之间​抖动,​然后​再​稳定​到​新​状态。​可以​实现​去​抖动​滤波​来​忽略​抖动,​仅​在​稳定​后​才读​取​数值。​对于​静态​数字​输入​线路​(PFI/​端​口​1/​端​口​2),​数字​去​抖动​滤波​用于​对​噪声​或​毛刺​信号​(如​通常​来自​开关​按钮​等​物理​接口​的​信号)​进行​去​抖动。​与​数字​线路​滤波​器​不同,​用户​可以​定制​这些​滤波​器,​设置​任意​滤波​器​长度。

示例

PXIe-6363​支持​90 ns、​5.12 µs、​2.56 ms​或​自​定义​滤波​器​的​间隔​定​时。​还​支持​可​编​程​的​高低​转换,​且​每​条​输入​线路​均可​选。​这些​滤波​器​时间​取决​于​PXIe-6363​上​的​板​载​振荡​器。


Delta VT Hysteresis (VT​+ - VT-)​(迟​滞​差​值​(VT​+ - VT-))

迟​滞​是​基于​值​的​增加​或​减少​而​具有​不同​转换​阈​值​的​属性。​在​这种​情况​下,​观测​到​的​转换​为​从​高​状态​到​不​确定​状态,​以及​从​低​状态​到​不​确定​状态。​正向​和​反向​阈​值​之间​的​差​值​为​电压​阈​值​迟​滞。​本​规范​说明​了​在​再次​进入​不​确定​状态​之前,​电压​水平​可以​低于​或​高出​阈​值​的​量。

示例

NI PXIe-6363​规定​的​迟​滞​至少​为​0.2 V。​即​如果​信号​从​0 V​转换​为​5 V,​则​在​逻辑​电​平​被​认为​是​低​电​平​之前,​它​最多​可以​低于​VT​+值​0.2 V。​在​这​段​变化​期间,​该​值​将​处于​不​确定​状态。


Digital Line Filter(数字​线路​滤波​器)

在​端​口​0​的​任意​线路​上​启用​线路​滤波​器​后,​该​线路​必须​在​指定​的​滤波​器​时间​内​保持​稳定​的​逻辑​电​平,​才能​被​记录​为​逻辑​电​平。​这​款​工具​对于​通过​长​电缆​或​在​嘈​杂​环境​中​传输​数字​数据​十分​有用。​通常​可以​在​软件​中​选择​不同​的​滤波​器​时间:​短、​中​和​长。​根据​系统​噪声​的​特性,​其中​可能​会​有​一种​滤波​器​时间​更​适合​您​的​应用。

示例

PXIe-6363​具有​三​种​内​置​的​数字​线路​滤波​器​时间:​160 ns、​10.24 µs​和​5.12 ms。​请​注意,​这些​滤波​器​仅​适用​于​端​口​0​中的​线路。​有关​端​口​1​和​2、​PFI​线​或​PXI​专用​线路​上​的​滤波​选项,​请​参见去​抖动​滤波​设置


Direction Control(方向​控制)

确定​是否​可以​将​数字​线路​或​PFI​线路​配置​为​输入​线路​或​输出​线路。

示例

PXIe-6361​支持​将​每​条​数字​线路​或​PFI​线路​配置​为​输入​或​输出。


Ground Reference (Digital)​(接地​参考​(数字))

是​指​测量​或​生成​数字​信号​有关​的​参考​点。​例如,​逻辑​高​数字​输出​可以​在​输出​引​脚​和​指定​的​接地​参考​之间​测量​5 V。

示例

PXIe-6361​使用​数字​接地​(D GND)​信号​作为​数字​输入、​数字​输出​和​PFI​线路​信号​的​接地​参考。​数字​接地​与​模拟​接地​分开,​从而​避免​不同​电​平和​频率​的​信号​混合​造成​干扰。​数字​接地​和​模拟​接地​均​以​机​箱​接地​为​参考。​应​格外​留意​USB​设备,​因为​模拟​接地​和​数字​接地​通过​USB​电缆​的​屏蔽​层​以​计算​机​机​箱​接地​为​参考。


Input High Current/​Input Low Current (IIH/IIL)​(输入​高​电流/​输入​低​电流​(IIH/IIL))

理想​情况​下,​设备​的​输入​阻抗​无限​大,​并且​不会​流入​电流,​但​实际​上​无法​实现。​当​在​0 V​或​5 V​下​读​取​数字​值​时,​NI​设备​的​数字​输入​电路​将​流入​少量​电流。​测量​高​电压​水平​时​流入​的​电​流量​为​输入​高​电流,​同样,​测量​低​电压​水平​时​流入​的​电​流量​为​输入​低​电流。​请​务必​确保​被​测​数字​信号​具有​承受​指定​电流​值​的​能力。

示例

当Vin = 0 V​时,​NI PXIe-6363​拉​电流​将​达​10 μA;​当Vin = 5 V​时,​灌​电流​将​达​250 μA。​这​适用​于​所有​的​数字​线路​和​PFI​线路。


Input High Voltage/​Input Low Voltage (VIH/VIL)​(输入​高压/​输入​低​压​(VIH/VIL))

为了​记录​逻辑​高压​或​逻辑​低​压,​输入​信号​应​处于​建议​的​工作​电压​范围。​该​规范​定义​了​建议​的​工作​条件,​以便​用户​知道​其​信号​应该​是​什么​值,​而​VT​+和​VT-​是​设备​本身​的​规范。

示例

NI PXIe-6363​将​被​记录​为​低​信号​的​电压​输入​范围​指定​为​0 V​至​0.8 V。​对于​高​信号,​该​范围​为​2.2 V​至​5.25 V。​如果​低于​0 V​和​高于​5.25 V,​设备​将​处于​过​压​保护​状态。​也​存在​不​确定​的​范围,​即​如果​从​低到​高​或​从​高​到​低​的​变化​不​超过VIH或VIL,​则​不​记录。

另见

Positive-​going Threshold (VT​+)/​Negative-​going Threshold (VT-)​(正向​阈​值​(VT​+)/​反向​阈​值​(VT-))
Input Voltage Protection (Digital)​(输入​电压​保护​(数字))


Input Voltage Protection (Digital)​(输入​电压​保护​(数字))

各个​数字​输入​线路​都有​专门​的​I/​O​保护,​可​防止​出现​静电​放电​(ESD)​和​过​压​情况。​为了​提高​设备​的​安全​性,​所有​数字​线路​和​PFI​线路​都​共享​第二​级​保护。​多​条​线路​上​同时​出现​过​压​情况,​会​给​此​共享​保护​电路​造成​压力,​并​可能​导致​设备​损坏。

示例

NI PXIe-6363​同时​最多​在​两​个​引​脚上​提供​±20 V​的​输入​电压​保护。​即​每​条​线路​可以​安全​地​承受​高达​±20 V​的​过​压,​但​不得​有​两​条​以上​线路​同时​超过​额​定​电压​输入。

另见

Input High Voltage/​Input Low Voltage (VIH/VIL)​(输入​高压/​输入​低​压​(VIH/VIL))


Output High Current/​Output Low Current (IOHIOL)​(输出​高​电流/​输出​低​电流​(IOH/IOL))

在​输出​高​电流​值​或​低​电流​值​时,​大​多数​NI​设备​的​额​定​电压​为​0 V​和​5 V。​但是,​如果​连接​了​阻抗​相对​较​低​的​负载,​电流​需求​会​更高,​而​该​额​定​电压​将​从​0 V​升高​或​从​5 V​降低。​此​规范​体现​了​输出​电流​与​输出​电压​之间​的​关系。

示例

根据​向​引​脚​写​入​的​高​值​或​低​值,​PXIe-6363​能够​具有​拉​电流​或​灌​电流​能力。​对于​端​口​0,​建议​的​最大​拉​电流​和​灌​电流​值​为​每​条​线路​24 mA。​当​电流​离开​设备​(流出)​时,​电流​显示​为-24 mA。​当​电流​进入​设备​(灌入)​时,​电流​显示​为​+24 mA。​请​参见​下​图,​了解​在​给​定​的​温度​和​输出​电压​下​流入​电​流量​的​特性。

PXIe-6363输出高低电流示意图


Port/​Sample Size(端​口/​采样​容量)

采集​或​生成​数字​波形​时,​端​口​0​中的​线路​数​决定​了​采样​的​容量。​为了​限制​总​线上​的​通信​量,​如果​采样​包含​线路​0​到​7​的​任意​组合,​则​采样​容量​将​为​1​个​字​节。​同样,​如果​采样​仅​包含​线路​0​至​15,​则​采样​容量​将​减少​至​2​个​字​节。​这​取决​于​端​口中​的​最大​线路​数,​也​取决​于​端​口​的​总​容量。

示例

NI PXIe-6363​在​端​口​0​中有​32​条​线路。​即​单​个​数字​采样​最长​为​32​位​(4​个​字​节)。


Positive-​going Threshold (VT​+)/​Negative-​going Threshold (VT-)​(正向​阈​值​(VT​+)/​反向​阈​值​(VT-))

在​向​设备​输入​逻辑​信号​时,​信号​将​从不​确定​范围​变为​逻辑​高​范围​时​所​处的​值​称为​正向​阈​值。​相反,​反向​阈​值​是​必须​超过​该​值​才能​记录​逻辑​低​值​的​电压​水平。​正向​阈​值​将​始终​大于​反向​阈​值。​请​务必​确保​您​的​信号​确实​超过​这​两​个​水平,​从而​准确​记录​数字​状态。​这些​规范​针对​设备​本身,​而​高低​输入​电压​为​建议​的​工作​条件。

示例

NI PXIe-6363​的​VT​+最高​为​2.2 V,​VT-​最低​为​0.8 V。

另见

Input High Voltage/​Input Low Voltage (VIH/VIL)​(输入​高压/​输入​低​压​(VIH/VIL))


Pull-​down/​Pull-​up Resistor(下​拉/​上​拉​电阻)

一些​NI​设备​能够​以​编​程​方式​将​其​数字​线路​或​PFI​线路​配置​为​输入、​输出​或​高​阻抗。​拉​电阻​用于​确保​原本​可​浮​接​的​任意​引​脚​参考​一个​已知​的​信号,​如​接地​或​电压​源。​下​拉​电阻​会​将​浮​接​信号​拉​至​接地​状态​或​逻辑​低​电压​值,​而​上​拉​电阻​会​将​浮​接​信号​拉​至​逻辑​高​电压​值。

示例

PXIe-6361​使用​50 kΩ​的​下​拉​电阻,​可​确保​未​被​主动​驱动​为​高​电压​或​低​电压​的​接​线​端​会​浮​接​至​低​电压​状态。


Waveform Acquisition (DI) FIFO(波形​采集​(DI) FIFO)

读​取​数字​波形​数据​时,​设备​上有​一个​可​缓冲​数据​的​临时​存储​元素,​称为​FIFO。​DAQmx​将​数据​从​该​FIFO​复制​到​RAM​中的​内存​块​中,​该​内存​块​称为​PC​缓冲​区。​诸如​LabVIEW​等​ADE​将​数据​从​缓冲​区​复制​到​应用​内存​中。​该​FIFO​的​容量​和​在​其中​存储​数据​的​速率​决定​了​DAQmx​驱动​程序​为​避免​溢出​而​复制​数据​的​频率。

示例

NI PXIe-6363​的​数字​波形​采集​FIFO​有​255​个​样本。​即​如果​您​以​100 kbit/​s​的​速率​采集​数据,​而​DAQmx​驱动​程序​未​在​PC​缓冲​区​中​传输​数据,​则​板​载​FIFO​将​在​约​2.5 ms​内​溢出。


Waveform Generation (DO) FIFO(波形​生成​(DO) FIFO)

板​载​MIO​设备​上有​临时​存储,​可在​称为​FIFO​的​先进先出​数据​结构​中​缓冲​数据​点。​对于​通过​总​线​传输​历时​较​长​的​USB​设备​(尤其是​当​许多​设备​共享​同一​USB​根​集​线​器​时),​此​存储​特别​有用。​如果​只需要​一个​数字​模式,​可以​将​此​模式​加​载​到此​FIFO​上,​从而​避免​多次​通过​总​线​传输​数据。​用户​可以​使用​DAQmx API,​针对​这​两​种​情况​进行​编​程。

示例

NI PXIe-6363​的​数字​波形​生成​FIFO​有​2,047​个​样本。​例如,​如果​您​以​100 kbit/​s​的​数据​速率​将​数字​输出​用于​I2C​通信,​则​整个​FIFO​将​在​20 ms​内​输出。​这​意味​着​用户​应​更加​频繁​地​调​用​DAQmx​写​入,​才能​继续​将​数据​流​式​传输​到​FIFO。​如果​进行​数据​速率​测试,​可以​使用​DAQmx API​将​单​个​模式​加​载到​FIFO​中,​并​以​不同​的​数据​速率​输出,​而​不必​通过​PCI Express​总​线​写​入​新​数据。


 

计数​器​规范

Base Clock Accuracy (general-​purpose counters)​(基准​时钟​精度​(通用​计数​器))

内部​基准​时钟​的​精度​直接​影响​通用​计数​器​的​任何​测量​或​频率​生成​的​精度。​该​精度​还​继承​了​设备​的​整体​时​基​精度,​即​如果​从​外部​提供​更高​精度​的​主​时​基,​就​可以​提高​该​时钟​的​精度。

示例

PXIe-6363​的​基准​时钟​精度​为​50 ppm。​如果​用户​希望​使用​此​模​块​生成​12.8 MHz​的​自由​运行​时钟,​可以​使用​以下​计算​来​确定​精度:

使用​精度​更高​的​外部​基准​时钟​或​具有​更高​基准​时钟​精度​的​设备​(如​PXIe-6614)​可以​改进​此​错误。​PXIe-6614​使用​更​精确、​更​稳定​的​恒温​晶体​振荡​器​(OCXO),​不易​受到​温度​变化​的​影响,​在​最​坏​情况​下,​其​基准​时钟​精度​为​75 ppb。​如果​要​在此​模​块​上​生成​相同​的​信号,​实际​频率​将​为:


Counter Resolution(计数​器​分辨​率)

计数​器​可​用于​表示​数字​的​位​数。​将​通用​计数​器​配置​为​输出​脉冲​时,​该​脉冲​有效​的​时间​长度​由​计数​寄存器​中的​值​表示。​该​值​与​计数​器​计数​的​速率​(由​计数​器的基准​时钟设置)​共同​决定​了​可以​实现​的​最大​脉冲​宽度。​同样,​在​使用​计数​器​测量​信号​的​脉冲​宽度​时,​可以​记录​的​最大​脉冲​宽度​由​计数​器​的​基准​时钟​和​计数​器​的​分辨​率​决定。​如果​信号​超过​了​最大​脉冲​宽度,​计数​器​将​溢出,​NI-​DAQmx API​将​返回​错误。​因此,​了解​如何​计算​最大​信号​参数​十分​重要。

在​平衡​分辨​率​和​测量/​生成​长度​时,​分辨​率​较​高​的​计数​器​灵活​性​更大。​有关​平衡​的​更多​详情,​请​参见​下​图。

计数器分辨率基准时钟脉冲测量生成时间

示例

PXIe-6614​使用​32​位​计数​器​执行​计数​器​输入​和​计数​器​输出​任务。​如果​将​计数​器​输入​任务​配置​为​测量​脉冲​宽度,​我们​可以​计算​最大​计数​器​值​并​除以​计数​器​的​内部​基准​时钟​速率,​以此​方式​来​计算​可​测量​的​最大​脉冲​宽度。​100 MHz​计数​器​的​基准​时钟​支持​10 ns​的​精确​度,​因此​本​示例​中将​选择​该​基准​时钟。 

PXIe-6614使用32位计数器执行计数器输入和计数器输出任务


External Base Clock Frequency (general-​purpose counters)​(外部​基准​时钟​频率​(通用​计数​器))

如果​需要​特定​的​基准​时钟​速率,​大​多数​NI MIO​设备​都​支持​使用​外部​基准​时钟。​该​时钟与内部​基准​时钟的​用途​相同,​但​由​用户​从​外部​提供。​由于​带​宽​限制,​外部​基准​时钟​的​最大​速率​取决​于​设备​的​总​线。

示例

NI 6363​有​多种​组成​结构,​对​外部​基准​时钟​有​不同​的​要求。

  • PCI Express​和​USB — 外部​基准​时钟​的​频率​范围​为​0​至​25 MHz,​可在​任何​PFI​线路​上​输入。​最大​频率​的​限制​由​PFI​线路​的​带​宽​决定。
  • PXI Express — PXIe-6363​利用​了​PXI Express​机​箱​的​先进​功能,​差分​星形​线路​(DSTAR)​上​支持​高达​100 MHz​的​信号。

FIFO (general-​purpose counters)​(FIFO(通用​计数​器))

板​载​MIO​设备​上​的​先进先出​(FIFO)​存储​器​元素​用于​缓冲​输入​或​输出​应用​的​数据​样本。​对于​计数​器​输入​应用,​在​DAQmx​自动​将​数据​传输​到​PC RAM​的​预​分配​块​之前,​数据​点​(如​特定​时间​间隔​的​计数​器​值)​将​存储​在​FIFO​中。​FIFO​用于​计数​器​输出​应用,​用于​存储​占​空​比​和​频率​值​序列,​从而​更改​正在​生成​的​波形​形状。​较大​的​FIFO​可以​减少​数据​总​线上​的​通信​量,​实用​性​较​强,​因为​与​具有​较​小​FIFO​的​设备​相比,​它​能​以​更低​的​频率​传输​较大​的​数据​块。

示例

PXIe-6614​的​每​个​计数​器​都有​一个​相应​的​FIFO,​可​存储​127​个​样本,​支持​在​需要​通过​总​线​进行​额外​传输​之前​为​脉冲​序列​的​生成​配置​127​个​不同​的​参数。


Internal Base Clocks (general-​purpose counters)​(内部​基准​时钟​(通用​计数​器))

计数​器​的​内部​基准​时钟​是​一种​信号,​将​导致​计数​器​的​值​根据​栅​极​接​线​端的​状态​而​增加/​减少。​该​时钟​的​周期​不仅​确定​了​将​测量​或​生成​的​信号​的​分辨​率​(以​秒​为​单位),​也​确定​了​在​测量​或​生​成长​脉冲​时​计数​器​溢出​的​速度。​对于​任何​计数​器​测量​或​应用,​都​存在​±1​时​基​周期​量化​误差。​为了​最大​程度​地​减少​量化​误差,​请​务必​为​您​的​应用​选择​尽可能​快​的​基准​时钟。

示例

使用​PXIe-6614​执行​测量​时,​可以​使用​的​三​种​内部​基准​时钟​的​速率​分别​为​100 kHz、​20 MHz​和​100 MHz。​这些​基准​时钟​的​分辨​率​范围​为​10 µs​至​10 ns。​如果​采用​125 kHz​的​PWM​信号​和​35%​的​占​空​比,​以​秒​为​单位​的​实际​脉冲​宽度​为​2.8 µs。​由于​该​值​低于​100 kHz​基准​时钟​的​分辨​率,​因此​不能​用于​本​测量。​由于​20 MHz​时钟​的​分辨​率​为​50 ns,​因而​可以​完美​测量​此​信号​的​持续​时间​±1​个​基准​时钟​脉冲。​测量​结果​为​2.8 µs ± 0.05 µs,​或​误差​约​为​1.8%。​在​100 MHz​时钟​上​进行​同样​的​测量​时,​测量​结果​将​为​2.8 µs ± 0.01 µs,​误差​为​0.36%。​在​这种​情况​下,​100 MHz​时钟​在​计数​器​溢出​之前,​可以​测量​长达​约​43​秒​的​脉冲​宽度,​因此​2.8 µs​的​脉冲​宽度​远​低于​最大限​值。

另见

量化​误差


 

其他​规范

Bus Interface(总​线​接口)

PCI、​PCI Express、​PXI、​PXI Express​和​USB​均​为​MIO DAQ​设备​可能​采用​的​总​线​接口​示例。​这些​总​线​在​平衡​数据​吞吐量、​延迟、​可​移植​性​和​通道​数​方面​起​到了​关键​作用。

PCI PCIe PXI PXIe USB总线接口延迟带宽比较

示例

NI 6363​采用​USB、​PXI Express​和​PCI Express。​尽管​这些​设备​和​模​块​具有​相似​的​功能,​但​与​USB​设备​相比,​PXI Express​模​块​和​PCI Express​设备​的​延迟​更低,​吞吐量​更高。​PXI Express​模​块​具有​PXI Express​系统​的​额外​优点。​USB​设备​具有​支持​热​插​拔​和​更​紧凑​的​优点,​更​适合​移动​应用。

另见

PXI Express​常见​问题​解答


Calibration(校准)

与​所有​测试​和​测量​设备​一样,​执行​常规​校准​来​确保​设备​在​指定​的​精度​设置​内​运行​十分​重要。​由于​设备​会​自行​散发​一定​热量,​因此​在​进行​任何​测量​之前,​请​务必​按​指定​的​时间​进行​预​热,​从而​确保​达到​稳定​的​温度。​对于​这种​情况,​如果​支持,​建议​对​设备​进行​自​校准。​有关​NI​提供​的​校准​服务​的​更多​信息,​请​参见校准​服务

示例

USB-6363​的​预​热​时间​为​15​分钟,​校准​周期​为​2​年。​NI​建议​在​上​电​15​分钟​后​对​设备​进行​自​校准,​从而​确保​达到​最佳​精度。​使用​两​年​后,​NI​建议​寄回​设备​进行​认证​校准。


Current Limits(电流​限制)

每​个​MIO​设备​都有​最大​灌​电流​或​拉​电​流量。​本​部分​中的​规范​包含​了​灌​电流​和​拉​电流。​某些​设备​在​+5 V​用户​线路​上​配备​了​自​复​位​保险​丝,​以防​出现​意外​电​涌。​如果​超过​最大​电流​规范,​可能​会​损坏​设备。

示例

如果​PXIe-6363​从​端​口​0​的​所有​32​条​DIO​线路​驱动​最大​电流​(每​条​线路​24 mA),​则​从​端​口​0​流入​的​总​电流​将​为​0.768 A。​如果​连接​器​0​和​连接​器​1​上​的​+5 V​用户​线路​还​连接​了​电路,​且​从​每​个​连接​器​流入​0.25 A,​则​模​块​总计​将​提供​1.268 A​的​电流。​0.25 A​的​电流​未​超过​每​个​电源​连接​器​的​最大​电流​1 A,​且​从​DIO​线路​流入​的​0.768 A​电流​加上​+5 V​用户​线路​流入​的​0.5 A​电流,​也​未​超过​总​输出​的​最大​电流​2 A。​如果​要​在​PCIe-6363​上​使用​相同​的​应用,​需要​连接​可​选​的​磁盘​驱动​连接​器,​从而​确保​设备​运行​时​不​超过​最大​电流​限制。


Environmental Management(环境​保护)

有关​NI​致力​于​以​环保​的​方式​设计​和​制造​产品​的​更多​信息,​请​访问环境​影响


External Digital Triggers(外部​数字​触发)

MIO​设备​能够​从​任何​PFI​线路​导入​数字​触发​信号,​并​能够​导出​设备​上​为了​同步​而​使用​的​一些​最​常见​的​信号。​采样​时钟​和​开始​触发​等​信号​可以​从​MIO​设备​输出。​使用​DAQmx API​可以​将​数字​滤波​器​应用​于​其中​任何​信号。​有关​这些​触发​路​由​的​更多​信息,​请​参见​NI MAX​中​设备​的​路​由​表。

  • 极性 — 表明​要​导出​或​导入​的​信号​是​有效​高​电​平​还是​有效​低​电平

示例

PXIe-6363​能够​将​模拟​输入​开始​触发​路​由​到​尚未​保留​供​其他​任务​或​设备​使用​的​任何​PFI、​PXIe_DSTARA、​PXIe_DSTARB、​PXI_TRIG​或​PXI_STAR​线路。​查看​MAX​中的​设备​路​由,​该​路​由​也是​双向​的,​这​意味​着​该​设备​可以​接受​来自​任何​相同​来源​的​模拟​输入​开始​触发。


Frequency Generator(频率​发生​器)

除了​MIO​设备​上​的​通用​计数​器​外,​还有​一个​功能​有限​的​独立​计数​器​可用​作​频率​发生​器。​典型​的​MIO​设备​配备​一个​频率​发生​器,​其​仅​限于​生成​有限​数量​的​频率。​所​生成​的​频率​可​用于​为​设备​上​的​另一​个子​系统​提供​时钟​信号,​或者​可以​导出​以供​外部​电路​使用。

示例

PXIe-6363​有​一个​频率​发生​器​通道,​可以​从​三​个​基准​时钟​(20 MHz、​10 MHz​和​100 kHz)​中​选择​一个,​并​将​其​除以​1​到​16​的​分​频数。​如果​用户​希望​生成​50.0 kHz​的​信号,​可以​选择​100 kHz​基准​时钟​和​分​频数​2,​下表​显示​了​部分​可能​得到​的​频率。

分​频数 基准​时钟
20 MHz 10 MHz 100 kHz
1 20 MHz 10 MHz 100 kHz
2 10 MHz 5 MHz 50 kHz
3 6.67 MHz 3.33 MHz 33.3 kHz
...
15 1.33 MHz 0.67 MHz 6.67 kHz
16 1.25 MHz 0.63 MHz 6.25 kHz

Operating Temperature(运行​环境​温度)

是​指​MIO​设备​计划​运行​的​环境​温度​范围。​该​温度​不同​于​使用​板​载​温度​传感器​DAQmx API​报告​的​温度。

示例

PXIe-6363​的​运行​环境​温度​范围​为​0​至​55 °C。​如果​PCB​温度​传感器​在​正常​使用​期间​报告​的​温度​较​高,​也可以​接受。


Phase-​Locked Loop (PLL)​(锁​相​环​(PLL))

某些​MIO​设备​具有​板​载​锁​相​环​电路,​使​设备​能够​将​其​参考​时钟​锁定​为​外部​参考​时钟。​当​设备​锁定​到​外部​参考​时钟​时,​将​沿用​其​锁定​时钟​的​速率、​漂移​和​精度。​PXI​或​PXI Express​设备​可​自动​锁定​到​PXI_CLK10​或​PXI_CLK100​参考​时钟。​NI-​DAQmx API​可​用于​锁定​另​一个​参考​时钟​源,​例如​PFI​线路。

示例

USB-6363​有​一个​板​载​PLL​电路,​并且​在​0​至​15​任意​PFI​线路​(如​存在)​上​都可以​锁定​到​10 MHz​时钟。​使用​DAQmx API​配置​任务​时,​应​将​参考​时钟​设置​为​外部​时钟​所​连接​的​PFI​线路。​PXIe-6363​有​类似​的​PLL​电路,​但是​除非​使用​DAQmx API​设置​参考​时钟​源​另行​指定,​否则​会​自动​锁定​到​PXI_CLK100 100 MHz​时钟,​以便​在​PXI Express​机​箱​中的​多个​设备​之间​进行​同步。​PCIe-6363​有​PLL​电路,​同样​可以​锁定​到​任何​PFI​或​RTSI​线路。​PCI Express​或​USB​设备​没有​自动​锁定​功能。


Physical Characteristics(物理​特性)

NI​发布​了​大​多数​产品​的​尺寸​图,​可​用于​在​购买​设备​或​创建​所​建​系统​的​模型​之前​检查​空间​情况。​除了​尺寸​之外,​NI​还​提供​了​完整​的​定制​线​缆、​连接​器​和​螺丝​列表。

另见

尺寸图
NI DAQ​设备​定制​线​缆、​替换​连接​器​和​螺丝


Power Requirements(电源​要求)

请​务必​了解​USB​和​PCI​设备​或​PXI​模​块​的​电源​要求,​以便​提供​正确​的​功率。​本​部分​提供​的​值​适用​于​正常​使用​的​情况,​并​未​列出​在​规范​外​使用​设备​或​模​块​可能​消耗​的​最大​功率。​对于​USB​设备,​NI​提供​的​电源​符合​建议​规范,​但是​如果​需要,​您​可以​使用​第三​方​电源​或​定制​电源。​对于​PCI​或​PCI Express​设备,​如果​需要​更多​电源,​可以​使用​辅助​电源​连接​器。​这​在​使用​+5 V​用户​导​轨​为​外部​电路​供电​时​最为​常见。​有关​更多​信息,​请​参阅​电流​限制​[链​接到​电流​限制]。​对于​PXI​或​PXI Express​模​块,​该​规范​在​制定​电源​预算​时​很有​用。​详细​信息​见​相关​链​接。

示例

如果​未​安装​可​选​的​磁盘​驱动​电源​连接​器,​PCIe-6363​在​+3.3 V​导​轨​消耗​4.6 W​功率,​在​+12 V​导​轨​消耗​5.4 W​功率。​磁盘​驱动​连接​器​添加​了​一个​+5 V​导​轨,​可以​为​设备​提供​高达​15 W​的​功率,​同时​将​+3.3 V​导​轨​的​功耗​降低​到​1.6 W。

另见

制定​PXI​系统​的​电源​预算


Safety, Electromagnetic Compatibility, CE Compliance(安全​性、​电磁​兼容​性、​CE​规范)

我们​规范​手册​的​三​个​部分​中​列出​了​MIO​设备​测试​和​遵循​的​标准。​有关​任何​标准​的​更多​信息,​请​访问产品​认证

示例

认证​搜索​可​用于​查看​PXIe-6363​的​合​规​性​规范:NI PXIe-6363 — 产品​认证


Shock and Vibration(冲击​和​振动)

MIO​设备​已​按照​特定​的​行业​标准​进行​了​测试,​确保​规定​的​精度​符合​规范,​且​设备​完整性​保持​在​规定​的​冲击​和​振动​规范​内。​请​务必​不要​超过​这些​指定​值,​从而​确保​设备​正确、​准确​地​运行。

示例

PCIe-6363​已​根据​IEC 60068-2-27​进行​了​测试,​且​已​根据​MIL-​PRF-28800F​制定​了​测试​配置​文件。