動態訊號擷取 (DSA) 同步基礎

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什麼同步化?

許多 DSA 應用需要同時對多個裝置進行多重輸入與輸出作業。  將這些輸入與輸出同步化可確保不同作業在時間上相互關聯。  如此有助於協調或比較隨著時間取得與產生的資料訊號。  透過同步 2 個以上的裝置,即可延伸 DSA 量測系統的通道數,同時保有單一裝置通道之間一般會發生的高相位準確度。  如需基本同步化術語的參考資訊,請參閱下方連結的「同步化基礎開發區域」。

視您的特定 DSA 硬體而定,您可以使用取樣時脈時基同步化或參考時脈同步化。   不過,在 ADC 層級,這兩種方法都可透過共用時脈、同步脈衝與啟動觸發器來達到同步化。

 

取樣時脈同步化

若要在取樣時脈時基上設定同步的 DSA 量測系統,一個主 DSA 裝置會將其取樣時脈時基訊號匯出至所有待同步的其他附屬裝置。  取樣時脈時基為取樣時脈的倍數,對某些裝置而言,其可能高達 26.2 MHz。  由於這個時脈將控制所有裝置的 ADC,因此,此訊號的相對相位對於同步化而言非常重要。

針對 PXI 系統,主 DSA 裝置必須放置在機箱的主時基插槽 (通常是第二個插槽)。  必須將主 DSA 裝置放置在這個插槽中,才能驅動機箱的 PXI 星形觸發線路,這是一種點對點路由線路,可提升同步化效能,尤其是,傳播延遲不超過 5 ns,以及模組間延遲不超過 1 ns。  

注意:僅在使用 PXI 機箱時,所顯示的主時基同步化方法才有效。如果機箱是 PXIe,DSA 裝置就無法存取 PXI 星型線路。使用 PXIe 機箱中的主取樣時脈時基同步化時,所有 DSA 裝置都必須為附屬裝置。 

必須採用能驅動 PXI 星型觸發線路的時序模組為主裝置。如需詳細資訊,請參閱「NI 動態訊號擷取使用者手冊」的「主取樣時脈時基同步化」章節。 

接著,由插槽 2 中的主裝置所產生的時基同步化訊號,就會透過背板供機箱中的其他模組存取。  

注意:主模組可將 PXI 星型觸發線路上的時基同步化訊號路由至插槽 3-14 中的模組。 

主裝置也必須將同步脈衝路由至所有附屬機板;不過,只要使用任何 PXI 觸發線路即可完成這項操作。這個同步脈衝會先同時將整個系統中的 ADC 和 DAC 重設,接著將機板上的所有時脈相位對齊至毫微秒內。  最後,其中一個裝置的啟動觸發器 (不一定是主裝置) 必須透過其中一個 PXI 觸發線路將其匯出至其他裝置,才能同時在所有機板上開始擷取。

就 PCI 系統而言,時基同步化訊號、同步脈衝與啟動觸發器將透過連接系統裝置的 RTSI 連接線的其中一條線路進行路由。  

注意:這三個訊號都有預設線路。

圖 1:PXI、PXIe 與 PCI 取樣時脈時基同步化

針對 cDAQ 系統,取樣時脈時基同步化將由機箱 (9178、9174) 內的 DAQmx 驅動程式負責處理。  透過通道擴充,驅動程式會在模組之間自動共用取樣時脈時基、同步脈衝與啟動觸發器。  針對具有不同時基的 DSA 模組同步化應用,DAQmx 會隨機選擇時基最快的模組,作為所有模組的時基來源。  若要使用較慢的取樣時脈時基,可以指定工作項目的取樣時脈時基來源屬性。

圖 2:取樣時脈時基屬性

圖 3:透過通道擴充進行 cDAQ 取樣時脈時基同步化

 

參考時脈同步化

若要設定以參考時脈同步的 DSA 量測系統,主裝置和附屬裝置都會透過取樣時脈將 ADC 或 DAC 鎖定至 PXI 與 PXIe 機箱背板上的共用參考時脈。此共用參考時脈為 PXI 與 PXIe 機箱背板 (PXI_CLK10) 的原生 10 MHz 參考時脈,或是驅動 PXI_CLK10 線路的外部訊號源。

PXI 機箱可獨立運用獨立緩衝,為每個週邊插槽供應時脈。  此參考時脈準確度為 25 ppm,並可透過安裝於機箱星型觸發插槽 (插槽 2) 的 PXI 或 PXIe 模組所提供的另一個 10 MHz 時脈來覆蓋。  透過外部時脈源驅動線路,將自動停用機箱背板所產生的 10 MHz 訊號源。  主裝置與附屬裝置可放置在任何插槽中,而機箱中的所有裝置也可透過此方式進行同步化。  任意選擇的主機板會在 PXI 觸發線路的其中一條線路上發出同步脈衝,以重設 ADC 與 DAC,並重設分割計數器,使系統的時脈相位保持在毫微秒內。  一個 DSA 裝置 (不一定是主裝置) 會匯出 PXI 觸發線路中的一個啟動觸發器,強制同步裝置同時擷取或產生資料。  支援這類同步化的 DSA 裝置 (請參閱表 1) 包含鎖相迴路 (PLL) 電路,可鎖定至參考時脈。

圖 4:參考時脈同步化

 

同步方法裝置支援

 

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