PXIe-54x3 任意波形產生器系列

概觀

全新 PXIe-5413、PXIe-5423 與 PXIe-5433 任意波形產生器,提供 -92 dB 無雜波動態範圍與 435 fs 系統整合抖動,搭配專用標準波形產生引擎實現精確波形調整。採用全新分數取樣重整架構產生任意波形,無論使用者取樣率為何,皆能維持類似的動態範圍與抖動效能。使用者還可享有高速波形串流及 PXI 所提供的多儀器同步功能。

 

PXIe-54x3 任意波形產生器主要特色如下:

  • 1 或 2 個 16 位元通道,更新頻率為每秒 800 MS,頻寬涵蓋 20、40 及 80 MHz
  • 最大輸出範圍 ±12 V,最小輸出範圍 ±7.75 mV
  • 可在單一 PXI 機箱中,建立高達 34 個通道的平行高通道數系統
  • 透過 PCI Express x4 Gen 1 連結實現波形排序與串流

 

內容

圖 1:PXIe-5413、PXIe-5423 與 PXIe-5433 提供單通道及雙通道選項,並有 20、40 及 80 MHz 最大正弦波頻寬型號可選。

 

表 1:NI 提供多款任意波形產生器,以滿足各種自動化測試系統的需求。

PXIe-54x3 波形產生器類比效能

為解決現代工程挑戰,需要提升訊號之可靠性與準確性。PXIe-54x3 儀器使用一或兩個獨立的 16 位元數位類比轉換器 (DAC),產生在通頻帶內具有極佳正弦波平坦度的訊號。這些波形產生器內建數位濾波功能,能提供純淨且平順的訊號,並可選擇放棄頻域純度以換取更快的上升時間及時域訊號特性。

正弦波平坦效能

PXI 波形產生器包含平坦度校準功能,能在裝置的全頻寬範圍內提供準確的正弦波效能。傳統裝置通常會在接近標示的儀器頻寬處出現特性衰減,而 PXIe-54x3 任意波形產生器則針對這種衰減進行修正,以在整個頻率範圍內保持一致效能。

圖 2:PXI 波形產生器設計能產生在儀器之通帶範圍內具有平坦振幅的正弦訊號。

數位濾波

PXI-54x3 任意波形產生器的資料路徑具數位濾波功能,能從任意產生模式產生的訊號中去除不希望的頻率影像,此功能在其他模式中不可用。許多任意波形產生器產生的訊號頻率影像會以程式設定取樣率的整數倍出現。啟用濾波器後,輸出訊號頻寬受限且影像被移除,使輸出訊號更純淨且更清晰。唯一缺點是訊號高頻成分被移除時,任何訊號振幅劇變的轉換率會降低。您可停用濾波功能,讓訊號包含高頻成分,使輸出電壓於使用者程式設定波形的取樣點間以最快速度變化。

圖 3:PXIe-54x3 任意波形產生器的硬體架構不僅帶來卓越的類比效能,還支持多通道獨立產生、波形串流及多臺儀器同步。

NI-FGEN 儀器驅動程式

NI PXI 波形產生器透過 NI-FGEN 驅動程式進行編程,該驅動程式內含一流的 API,支援 LabVIEW、C 及 C# 等多種開發環境。為確保波形產生器長期互通性,NI-FGEN 驅動程式 API 與所有過去及現在 NI 波形產生器所用 API 相同。此驅動程式亦提供說明檔、文件及數十個可直接執行的範例,方便應用起步,並包含一個互動式軟體人機介面,實現完整即時功能。下載 NI-FGEN 驅動程式

圖 4:30 年來,NI-FGEN 驅動程式穩定用於最新 PXI 波形產生器的程式設計,保證功能一致且相容良好。

此互動式軟體人機介面包含標準函式與從檔案輸出的任意波形。您也可透過調整觸發來源及模式、振幅、偏移及頻率設定,進一步配置儀器。此外,您還能在疑難排解時重設、校準儀器及執行儀器自我測試。

圖片展示 InstrumentStudio 中任意波形產生器之人機介面

圖 5:InstrumentStudio 軟體人機介面整合多種 NI 儀器的軟體人機介面,包括 NI 函式產生器儀器,該儀器採用 NI-FGEN 驅動程式,可快速產生波形並提供波形類型、振幅與頻率控制,以及觸發路由等進階設定。

分數重新取樣

PXIe-54x3 任意波形產生器以每秒 800 MS 的 DAC 更新頻率輸出所有波形,包括標準波形與任意波形。在 Xilinx Kintex-7 FPGA 上實作的演算法,用以對使用者定義的任意波形進行升取樣。可上傳至 PXIe-5413 及 PXIe-5423 的任意波形的最高取樣率為每秒 200 MS。PXIe-5433 在啟用數位濾波器時可接受最高每秒 400 MS 的使用者定義波形,停用濾波器時則為每秒 250 MS。提高任意波形的取樣率可改善時域效能,提供更快的轉換率及更平滑的波形表現。額外取樣有助於平滑點對點轉換並消除頻率影像,顯著提升頻域純度。

自動化測試功能

PXI 儀器平台設計以快速資料匯流排及多儀器觸發功能支援自動化測試需求。PXIe-54x3 波形產生器在這些內建 PXI 功能基礎上進行擴充,每台多通道儀器都具備獨立產生引擎,並提供頻率清單模式以快速執行頻率掃描。

圖 6:您可將 PXIe-54x3 波形產生器與 NI 所有 600 款 PXI 模組或近 60 家廠商推出的 1500 款 PXI 模組搭配,打造智慧化測試系統

獨立產生引擎序列控制

使用 PXI-54x3 任意波形產生器時,請注意每個通道均擁有獨立產生引擎,產生輸出訊號。此設計較其他可能僅有單一產生引擎的雙通道儀器具明顯優勢。

若儀器僅有一個引擎,其各通道不可避免須共用許多設定與執行資源。例如單引擎波形產生器的兩通道可能要共用觸發器、標示工具及引擎事件。波形產生器搭載兩個獨立引擎,故每通道均可擁有獨立的觸發器、標示工具及波形腳本設定。PXIe-54x3 任意波形產生器兩個通道間僅共用參考時鐘源與特定硬體資源。舉例來說,兩個引擎共用唯一的外部 PFI 觸發輸入,但 PXI 提供眾多系統內建觸發器,引擎可不必共用這些觸發器。

最重要的是,配備雙獨立產生引擎之波形產生器兩通道可完全獨立啟動與停止訊號產生。此功能可提升通道密度或減少測試系統所需 PXI 插槽數量。部分應用需多個獨立運行通道。若波形產生器無獨立產生引擎,則應用可能需兩套裝置,進而需要兩個 PXI 插槽。

頻率清單模式

您可利用頻率清單模式按步快速執行標準函式模式的預先定義頻率值清單,實現頻率跳變與掃頻。此功能有助於將主機軟體移出流程,並能透過數位觸發或硬體計時內部計數器推進頻率清單執行。頻率清單模式引擎以相位連續方式調整頻率。基於相位連續特性,您可使用硬體計數器時序建立一連串細小步驟,合成完成的掃頻訊號。此功能可顯著縮短包含多項標準函式生成的測試時間,無需自行建立任意波形序列。

圖 7:軟體架構的 PXI 測試系統能縮短上市時程、提升測試產能並降低整體測試成本。模組化儀器可讓您量身調整測試功能,並善用排程技術更新,確保測試系統的未來可用性。

重要應用領域

PXI 波形產生器基於開放模組化 PXI 架構建立,能降低多個產業(包括航太/國防運輸半導體)裝置的測試成本並加快其上市時程。

運輸測試

PXIe-54x3 任意波形產生器對高阻抗負載提供 24 Vpp 電壓擺幅,能精確產生多種訊號類型。此大電壓擺幅與精確訊號呈現能力,使波形產生器能有效刺激並模擬飛機及車輛中的多種感測器及子系統。

PXIe-5413、PXIe-5423 與 PXIe-5433 均採用 NI-FGEN 儀器驅動程式進行程式設計,此驅動程式同為多代前期 PXI 波形產生器所使用之驅動程式。統一使用此儀器驅動程式可降低新一代儀器執行技術更新的工時與成本。

半導體測試

PXI-54x3 任意波形產生器具多項適用於半導體驗證與量產測試的功能。這些靈活儀器可提供大範圍輸出電壓及多級電壓範圍,並能真實與精確地產生頻域與時域波形。

能滿足多種元件測試需求的靈活儀器,不僅節省測試頭空間,也降低測試機資本成本。PXIe-54x3 雙通道波形產生器具獨立引擎,讓自動化驗證測試系統或半導體生產測試設備的各測試站點能獨立處理與執行。

PXI 設計允許所有或部分儀器於同一機箱內或跨機箱間同步與觸發。儀器間可進行硬體觸發,大幅縮短測試序列執行時間,減少整體測試時長。

深入了解

 PXIe-5413PXIe-5423PXIe-5433
頻寬20 MHz40 MHz80 MHz
DAC 解析度、更新率16 位元;每秒 800 MS16 位元;每秒 800 MS16 位元;每秒 800 MS
範圍變更後使用者可程式化的任意波形每秒 200 MS每秒 200 MS每秒 400 MS 濾波開啟
250 MS/s 濾波關閉
通道數121212
記憶體128 MB256 MB128 MB256 MB512 MB1 GB
範圍變更後電壓±6 V 驅動 50 Ω 負載
±12 V 驅動高阻抗負載
±6 V 驅動 50 Ω 負載
±12 V 驅動高阻抗負載
±6 V 驅動 50 Ω 負載
±12 V 驅動高阻抗負載
任意序列與頻率清單模式
指令碼編寫與串流