規格說明：NI 多功能 I/O (MIO) DAQ

全量程的絕對準確度

準確度是指接近量測值的距離。全幅絕對準確度是計算的理論準確度,假設受測值為特定範圍內可支援的最大電壓。量測的準確度會隨著量測作業的變化而變化,因此,若要比較不同裝置,就必須使用全幅的準確度。請注意,全幅絕對準確度會假設環境變數 (例如 25 °C 的作業溫度) 在實際操作中會有所不同。

• 額定範圍正確完整刻度:可在特定範圍內量測的理想最大正負數值
• 額定範圍負極全幅—在特定範圍內可量測的理想最大負值
• 殘餘增益誤差—儀器放大器內建的增益誤差,且在執行自我校準後已知存在
• 增益溫度係數:此溫度係數說明溫度對放大器增益與上一次自我校準時的溫度的影響程度
• 殘餘偏移誤差—儀器放大器固有的偏移誤差,且已知在執行自我校準後存在
• 參考溫度係數—溫度係數,用於描述在特定溫度下量測的準確度與上一次外部校準時的溫度相比
• INL 誤差 (相對準確度解析度)—ADC 電壓輸出與理想輸出的最大誤差。可視為最壞的 DNL 案例。另請參閱：DNL
• 偏移溫度係數:這項溫度係數說明了溫度對 ADC 轉換的偏移與上一次自我校準時的溫度有何影響
• 隨機/系統雜訊—類比前端所產生的額外系統雜訊,可透過接地輸入通道來量測

範例

NI PXIe-6363 的範圍為 ± 0.5 V。全幅絕對準確度會根據受測訊號為 0.5 V 的假設進行計算。 ± 0.5 V 範圍的全幅絕對準確度為 100 μV。

另請參閱

如何計算絕對準確度或系統準確度?

類比數位轉換器 (ADC) 解析度

解析度是裝置或感測器所能偵測到的輸入訊號最小變化量。代表類比訊號的位元數決定了 ADC 的解析度。

範例

NI PXIe-6363 為 16 位元裝置,代表可在 ±5 V 範圍內偵測到的最低振幅變化為 0.152 mV。在 ± 0.1 V 範圍內,此值為 3.05 μV。

共模拒斥比 (CMRR)

當在放大器的正輸入與負輸入上觀察到相同的訊號時,CMRR 會指定最終輸出所抑制的訊號比例 (通常以 dB 為單位)。理想的放大器會移除 100% 的共模訊號,但實作中並無法達到的目標。

範例

NI PXIe-6363 的 CMRR 為 100 dB。這表示,共模電壓衰減率可達 100,000 倍。若受測訊號為 5 V _pk 正弦波,且正負輸入之間的偏移或共電壓為 5 VDC,最終輸出將抑制或衰減 5 VDC 輸入至 5 μV。CMRR 不包括在準確度微分中,如果量測訊號包含共模電壓,則應另行考量。

轉換間隔

多通道量測 通道之間所需的趨穩時間。

範例

PCI-6221 的轉換間隔介於 4 至 7 μs 之間,視使用者所需的準確度等級而定。

另請參閱

Data Acquisition 取樣術語

偶合

2 Circuits 介面屬性,用於定義從介面的一側傳送至另一側的訊號類型。通常有 2 種選項:

• DC 偶合:將同時傳遞 AC 與 DC 訊號
• AC 偶合:僅會傳遞 AC 訊號,因此必須透過硬體執行去除訊號的 DC 偏移

有些介面卡具有軟體選用的偶合功能,有些則具有 AC 或 DC。

範例

NI PXIe-6363 的類比輸入與類比輸出均具備 DC 偶合。也不支援 AC 偶合。

另請參閱

關於 AC 與 DC 偶合的基本資訊

串音

量測單一通道的訊號能與鄰近通道偶合或影響程度。只要接在接近另一條接線或 PCB 走線的接線或 PCB 走線上,就會出現串音。

範例

NI PXIe-6363 的串音規格為鄰近通道的 -75 dB,非鄰近通道的 -95 dB。這表示,通道 ai2 會在通道 ai1 與 ai3 之間採用串音規格 -75 dB,所有其他 AI 通道的串音規格則為 -95 dB。

資料傳輸機制

NI 裝置可雙向地將資料從裝置傳輸至電腦 (在輸入情況下),以及從電腦傳輸至裝置 (在輸出情況下)。視匯流排 (USB、PXI Express 等) 而定,會使用不同的資料傳輸機制。某些匯流排可支援多種傳輸機制。請參閱 NI-DAQmx 說明文件,以進一步了解特定機制。

範例

USB-6341 支援 USB (訊號串流) 與已程式化 I/O 資料傳輸。NI PXIe-6363 支援直接存取記憶體 (DMA) 與程式化 I/O。

另請參閱

什麼是分散式收集 DMA (直接存取記憶體)?

差動非線性 (DNL)

DAC 的理想步進大小 (如需了解步進大小計算方式,請參閱 數位轉類比轉換器 (DAC) 解析度) 與輸出的實際值之間的差異 (一般以 LSB 量測)。在理想的 DAC 中,DNL 會是 0 LSB。

範例

NI PXIe-6363 的 DNL 為 ±1 LSB,也就是說,任何從 DAC 輸出的值,實際值可能與設定的值相差 ±1 LSB。例如,如果使用者將 DAC 設為在 ±5 V 範圍內輸出 1 V 的值,則輸出 (不包含準確度效應) 的範圍可能介於:

INL 是 DNL 的複合效應,所以準確度計算通常會使用 INL 規格。針對 NI PXIe-6363,準確度表中的 INL 規格為所用的 64 ppm,或 4 LSB。

數位轉類比轉換器 (DAC) 解析度

從數位值轉換時,代表類比訊號的位元數。

範例

NI PXIe-6363 使用 16 位元 DAC,也就是說,有 2 ¹⁶ 個離散值可在 ±5 V、±10 V 或提供的使用者電壓之間輸出。

另請參閱

產生訊號:函式產生器的類型、DAC 注意事項與其他常用術語。

FIFO 大小 (類比)

執行類比輸入或類比輸出作業時,NI DAQ 裝置可將資料儲存在內建的 FIFO 中。

• 針對輸入作業,此 FIFO 用於在 NI-DAQmx 驅動程式軟體將資料傳輸至 RAM 預先配置的位置之前,用於緩衝資料,這就是所謂的 PC 緩衝。
• 針對輸出作業,使用者要求產生的資料可透過 FIFO 與 PC 緩衝區加以緩衝。

具有輸入與輸出通道的裝置,將針對每個子系統提供專屬的 FIFO。不過,該 FIFO 中的所有通道皆會共用 FIFO。針對類比輸入,NI-DAQmx 實作了 資料傳輸機制,以確保儲存於 FIFO 的資料能以足夠的速度傳輸至 PC 緩衝區,避免內建的 FIFO 遭到覆蓋。針對類比輸出,NI-DAQmx 實作了 資料傳輸機制,以確保 PC 緩衝區中的資料能以足夠的速度傳輸至內建 FIFO,以避免 FIFO 發生錯誤。針對類比輸出,使用者可選擇屬性,以指定是否使用 PC 緩衝區,並且僅可從內建的 FIFO 產生單一波形。

範例

NI PXIe-6363 的輸入 FIFO 為 2,047 個樣本。這表示,具有 4 個通道以每通道 1,024 S/s 的速率,以取得資料的輸入作業,將在半秒不到的時間內覆蓋內建的 FIFO:

NI-DAQmx 使用 DMA 將資料從 FIFO 傳輸至內建的電腦記憶體 (稱為緩衝),以避免發生溢位現象。

另請參閱

設定 NI-DAQmx 中的資料傳輸需求條件屬性
波形取 (DI) FIFO
波形產生 (DO) FIFO

輸入偏移電流

由於輸入阻抗有限,因此裝置需要少量電流才能偵測訊號。理論上,此值應為 0 A,但實務上並不可行。

範例

NI PXIe-6363 的輸入偏壓電流為 ±100 pA。也就是說,NI PXIe-6363 所量測的任何感測器,都必須能在整個電壓輸出範圍內供應至少足夠的電流,才能正確數位化。

過電壓狀態下的輸入電流

當裝置處於過電壓狀態時,這是裝置會汲取的指定電流量。

範例

NI PXIe-6363 在過電壓狀態下,每個針腳最多會汲極 ±20 mA。若超出此值,可能會損壞重要元件。

輸入阻抗

輸入阻抗是量測輸入電路阻絕電流通過類比輸入接地的方式。針對理想的 ADC,此值應為無限,也就是說,輸入端的電流將不會流向接地,但實際上這是不可能的。某些有限輸入阻抗的意義,在於 ADC 會在一定程度上負載電路,尤其是高輸出阻抗的電路。一般而言,感測器的輸出阻抗低。

範例

NI PXIe-6363 的輸入阻抗為 Z_, > 10 G Ω。在最低輸入阻抗的情況下,您可以將單端點量測視為以下簡化的電路,假設輸出阻抗的感測器 Z _out = 150 Ω。

感測器輸出與 DAQ 裝置輸入的串聯組合,代表電壓會在兩個阻抗值之間予以分配,且較大的阻抗會承受大部分的電壓。這表示,如果此感測器的靈敏度為 20 °C/V,並量測 100 °C (輸出 5 V),則由 DAQ 裝置量測的電壓將為輸出電壓,並乘以輸入阻抗與 DAQ 輸入與感測器輸出阻抗總和的比率:

這種 75 nV 的量測差異,會對應至因阻抗而造成的微不足道 05 °C 量測誤差。

為說明輸入阻抗成為重要規格的範例,請假設感測器具有極高輸出阻抗 (例如 5 GΩ) 的情況。若將 DAQ 裝置連接至具有如此高輸出阻抗的感測器,則感測器的 5 V 額定輸出會讀取為 3.33 V,或為 33.4 °C 的假設量測誤差。

最高更新率

針對類比輸出,更新率會指定 DAC 每秒的樣本數,以達到類比電壓或電流值。大多數的 NI 裝置都會針對每個類比輸出通道提供單一 DAC,但會共用儲存類比輸出資料的 FIFO。從這個 FIFO 讀取資料並傳輸至內建的不同 DAC 的速率有時會限制在同一台裝置上使用多個 AO 通道時的更新率。從單一通道輸出時,更新率是以每秒取樣率 (S/s) 為單位,在從多個通道輸出時,則是以每秒取樣率為單位 (S/s/ch)。

如需類比輸入的等效,請參閱 取樣率。

範例

NI PXIe-6363 有四個類比輸出通道。

• 使用單一通道時,該通道的更新率為 2.86 MS/s。
• 使用 3 個類比輸出通道時,最高更新率為每秒每通道 1.54 MS,因此可從 FIFO 讀取資料並傳送至各種 DAC 的速率,會隨著將更多通道新增至掃描清單,進一步限制更新率。

最大工作電壓

最大工作電壓是指裝置在任何類比輸入通道能承受的總電壓準位,直到其他通道的資料有效性出現問題為止。相較於 AI GND,待量測訊號與任何共模電壓的組合不應超過此最大工作電壓規格,以確保其他通道的準確度。 請注意,最大工作電壓與裝置的 輸入範圍無關。 

範例

以 2.5 VDC 共模模式的 10 V _pk 正弦波測量 PXIe-6363,其最大工作電壓為 ±11 V,如下所示:

這兩個訊號的組合會在 +12.5 V 時峰值,超出最大工作電壓。若超過最大工作電壓,則其他多工通道的資料有效性會受到風險,因為多工器的過充電時間不足以趨穩。 

另請參閱

過電壓保護
輸入範圍

單調性

單調度可確保 DAC 碼增加時,輸出電壓也會增加。

範例

NI PXIe-6363 可確保輸出電壓隨著 DAC 碼增加而增加。舉例來說,斜坡函式一定會根據斜坡方向增加或降低。

輸出電流驅動

就類比輸出而言,輸出電流驅動是裝置可汲極或供應的最大電流量。連接的負載 (包括輸出阻抗) 結合已設定的電壓,決定了維持設定的輸出電壓所需的電流。

如果電流驅動低於指定的輸出電流驅動值,則可保證輸出電壓已程式化。若超出輸出電流驅動,裝置就會進入過驅動狀態,且輸出電壓已無法保證正常運作。

範例

NI PXIe-6363 可驅動任何類比輸出通道的 ±5 mA。在 ± 10 V 範圍內,這表示能以全幅驅動的最低總阻抗,會根據最高功率輸出 (或稱為最大電流與電壓) 來決定:

考量到 PXIe-6363 的輸出阻抗,能以全幅驅動的最低連接阻抗就是最小負載與輸出阻抗差異:

另請參閱

過驅動電流

輸出阻抗

輸出阻抗是有效串聯類比輸出通道的阻抗,如下所示:

 輸出阻抗低,可讓更多產生電壓掉落在類比輸出的負載上。請務必考量輸出阻抗,以確保達到所需的電壓準位

範例

NI PXIe-6363 的輸出阻抗為 0.2 Ω。這表示,如果連接負載的阻抗為 500 Ω,且使用者指定的電壓為 1 V,負載的實際電壓將為 0.9996 V,或 0.4 mV,低於預期。在此電壓下,裝置也會汲取 1.99 mA。

過驅動 (短路) 電流

如果輸出與負載阻抗的組合過低,導致裝置的電流消耗量超出輸出電流驅動指定的範圍,裝置就會進入過驅動狀態。過驅動 (或稱短路電流) 是裝置能供應而不受損壞的最大電流量。在此過驅動狀態下,電壓會隨著電流消耗增加而下降。 

過驅動電流可能會損壞裝置。NI 建議一律在輸出電流驅動規格內使用此裝置,以避免裝置受損。

範例

NI 6363 的過驅動電流規格為 26 mA。例如在短路期間超出此值,可能會對裝置造成損壞。

另請參閱

輸出電流驅動

過驅保護

就類比輸出而言,過驅動保護是通道在裝置受損前可承受的最大電壓。此規格高於不慎反向驅動電壓時可設定的實際電壓。

範例

NI PXIe-6363 每個類比輸出通道各自提供最高 ± 25 V 的保護。這表示,無論要輸出何種電壓,只要針腳相對於 AO GND 的電壓不超過 ± 25 V,裝置都不會受損。若超出此值,可能會對裝置造成損壞。

過電壓保護

類比輸入電路有防護二極體,可阻絕高電壓損壞最重要的裝置元件,例如 PGIA 或 ADC。

• 開啟裝置電源時,這些二極體會以某些正電壓和負電壓偏壓,也就是說,在這些二極體過載且可能受損之前,電壓必須大於偏壓和反向電壓的總和。
• 裝置關機時,會移除偏壓,因此反轉二極體所需的電壓會較低,因此裝置更容易受損。

在過電壓狀態下,裝置可汲取的最大電流量會由過電壓狀態下的輸入電流指定。

範例

NI PXIe-6363 可針對 2 個 AI 針腳提供最高 ±25 V 的保護。若超過 2 個 AI 針腳的過電壓大於 ±25 V,則裝置有可能會受損。當裝置關閉時,保護值會較低,也就是 ±15 V。

開機狀態

開機狀態 (Power-on state) 指定在裝置開機後,以及在被稱為「開機/關機」的干擾期間之後,類比輸出通道的值。在裝置從匯流排接收電源之前,開機干擾規格會說明輸出的值。

範例

NI PXIe-6363 開機後,類比輸出通道將具有 ±5 mV 的電壓。

開/關的故障

在裝置供電與移除電源時,類比輸出通道會出現干擾訊號。

• 干擾能源振幅:干擾訊號在干擾期間達到的峰值振幅
• 干擾能源持續時間—干擾訊號在開機狀態下衰減的時間長度

範例

NI PXIe-6363 的指定故障為 1.5 V _pk,持續 200 毫秒。NI USB-6363 的指定故障為 1.5 V_pk,持續 1.2 秒。由於Firmware更新與 USB 主機效能,USB 裝置的干擾期間可能超過指定的時間。

範圍 (輸入或輸出)

就類比輸入而言,這是能以保證準確度量測的最大正負數值。就類比輸出而言,這是能產生的最大正負值。某些裝置具有多個輸入或輸出範圍,可用於提供較低準位訊號的高解析度。

範例

NI PXIe-6363 具有四種輸入電壓範圍:±0.1 V、±0.2 V、±0.5 V、±1 V、±2 V、±5 V、±10 V。其輸出範圍為 ±10 V。

另請參閱

類比數位轉換器 (ADC) 解析度
數位轉類比轉換器 (DAC) 解析度

取樣率

取樣率是指 ADC 將資料從類比值轉換為數位值的頻率。有些裝置只有一個 ADC,因此取樣率會在不同通道之間共用,而其他裝置則會在每個通道上提供專屬的 ADC。取樣率是以每秒取樣率 (S/s) 為單位,或每通道每秒取樣率 (S/s/ch) 為單位,以從多個通道取得取樣率為單位。

• 最高單通道—針對跨通道共用取樣率,單一通道可於共用時的速率高於允許的速率,進而取得資料
• 多通道最大值—若裝置在不同通道間共用取樣率,這就是所有通道合併的最高取樣率
• 最小—能以最小速率取得資料

如需等效類比輸出,請參閱 最大更新率。

範例

NI PXIe-6363 為多工裝置,代表類比輸入通道會多工至單一 ADC。單一類比輸入通道的類比訊號取樣率高達每秒 200 萬個樣本 (2 MS/s)。使用多個通道時,所有通道的總速率必須低於 1 MS/s (2 個通道可以以每秒每通道 500 kS 的速率進行取樣,4 個通道可以以每秒每通道 250 kS 的速率進行取樣,等等)。此裝置不具備最低取樣率。

掃描清單記憶體

在工作項目中掃描的通道數指定為掃描清單記憶體。類比輸入工作項目可在稱為掃描清單的序列中,包含多個虛擬通道。掃描清單可能會包含相同的實體通道多次,且可以依照任意順序來取樣。工作項目完成後,會將此掃描清單暫時設為 DAQ 裝置。

範例

NI PXIe-6363 的掃描清單記憶體共有 4,095 個項目。也就是說,當所有實體通道都包含在同一個工作項目中時,只要一次掃描或取樣時脈一次截斷,最多就能觸發 4,095 個實體通道的讀取。不過,若要注意多通道量測的趨穩時間 (也稱為某些裝置的「轉換間隔」),則取樣時脈率會最大限度限制在 250 Hz 左右。

趨穩時間

類比輸出值穩定於特定精確度範圍內所需的時間長度。

範例

NI PXIe-6363 的趨穩時間為 1 LSB 以內,或 2 μs 的 15 ppm 以內。這表示,針對 ±5 V 範圍 (-5 V、5 V、-5 V、5 V 等) 的全幅震盪,可驅動至 1 LSB 內的最大頻率為 1/(2 μs) = 500 kHz。

多通道量測的趨穩時間

在執行多通道採集時,必須將 ADC 連接至每個通道的時間長度。

範例

於 NI PXIe-6363 上以 ±10 V 的範圍取得資料時,多工器必須保持在單一通道上最高 1.5 微秒,以便可程式化增益儀器放大器 (NI-PGIA) 透過提供完整量表步進輸入,在實際值的 1 個最低有效位元 (LSB) 內趨穩。

轉換速率

轉換率是指特定裝置中類比輸出通道的變化速率。其一般以 V/μs 為單位。計算輸出的趨穩時間時,轉換時間已納入計算中。設計適用於高振幅高頻率訊號的系統時,請務必考慮轉換率,因為振幅的大幅轉換可能會超過特定裝置的轉換率。

範例

NI PXIe-6363 的常見轉換率是 20 V/μs,也就是能產生的全幅高頻率是 1 MHz。嘗試以振幅較高的全幅訊號輸出,將會造成不必要的失真。

訊號頻寬小

衰減低於 –3 dB 的頻率範圍。小型訊號頻寬的測試，均以低電壓訊號進行，因此轉換率失真 (Slew rate distortion) 並不成為影響因素。

範例

NI PXIe-6363 的訊號頻寬小於 1.7 MHz,如下方所示:

無雜波干擾動態範圍 (SFDR)

無雜訊的自由動態範圍是可用動態範圍,直到無雜訊干擾或失真基本訊號之前。類比輸入與類比輸出電路都具有非線性特性,會造成諧波失真。SFDR 很容易就能在頻域中觀察到,因為:

範例

PCI-6133 的 SFDR 約為 95 dB。以下圖為例,如果以 0 dB 套用基本訊號,則下一個最高的浮點會在 95 dB 以下發生,因此能提供可用的動態範圍,且不會產生不良干擾。

時序準確度

為時序訊號產生 NI DAQ 裝置上的時脈訊號時,所產生的實際頻率將在時序準確度範圍內。此規格取決於內建的水晶震盪器的整體準確度。時序準確度通常以百萬分鐘的零件 (ppm) 為單位。若要將此準確度值轉換為 Hz,請將準確度值除以 100 萬。每個週期內,時脈頻率可能不會大幅變化。

範例

PXIe-6363 的時序準確度為 50 ppm。針對更新率為每秒 1,000 S 的類比輸出作業,取樣時脈將以 1,000 Hz ± 50 ppm 執行。以 Hz 為單位,會得出:

時序解析度

使用內建時序引擎時,類比輸入與輸出作業的取樣與更新速率會受限於離散值。兩個相鄰速率之間的時脈週期差,稱為時序解析度。如果 NI-DAQmx 無法產生使用者指定的確切頻率,則會將所選頻率強制至下一個可用頻率。

範例

NI PXIe-6363 的指定時序解析度為 10 ns。換句話說,該系統可以以 10 ns 的整數倍數,產生或取得資料。舉例來說,32,000.00 Hz 與 32,010.2432...Hz 為兩個相鄰的頻率,時脈週期分別為 31.250 μs 與 31.240 μs。若要找出下一個可用的頻率,請將時序解析度新增或減去至已知的時脈週期。

總諧波失真 (THD)

由於 ADC 和 DAC 元件具有固有的非線性特性,量測或產生的訊號會出現諧波頻率。這些諧波功率總和與基本功率的比率,稱為整體諧波失真。

範例

PCI-6133 的指定 THD 約為 -101 dB。這表示,針對特定測試訊號 (在此情況下為全幅 10 kHz 正弦波),對諧波失真的訊號功率低於 0.001%。反之,量測功率的 99.999% 以上,都可歸因於相關基本音調或訊號。

DI 取樣時脈頻率

判斷數位波形資料的速率。此規格因裝置採用 USB 或 PCI 架構而異 (包含 PCI、PCI Express、PXI 與 PXI Express)。一般而言,由於匯流排的持續傳輸率較高、潛時較低,以及直接存取記憶體 (DMA) 資料傳輸實作,因此 PCI 架構裝置的數位波形傳輸率會較高。

範例

NI 6363 提供三種規格:USB、PCI Express 與 PXI Express。

• USB - 取樣時脈頻率可能介於 0 到 1 MHz 之間,視匯流排上其他裝置的活動而定。舉例來說,若您在與裝置相同的 USB 集線器上,將資料記錄至 USB 外接硬碟,則可能無法達到完整的 1 MHz Acquisition 速率。為發揮最高效能,NI 建議使用 USB DAQ 裝置做為 USB 根集線器上的唯一裝置。
• PCI Express 與 PXI Express - 取樣時脈頻率介於 0 至 10 MHz 之間,視匯流排上其他裝置的活動而定。舉例來說,如果將大量資料傳送至 GPU 以利進行平行處理,則可能無法達到 10 MHz 的全速率。為發揮最高效能,當 PCI Express 或 PXI Express 裝置與其他裝置使用相同的切換器時,NI 建議所有裝置皆以相同方向傳送資料。

DO 取樣時脈頻率

判斷您可從大多數 NI 裝置的連接埠 0 輸出數位波形資料的速率。此規格因裝置採用 USB 或 PCI 架構 (包含 PCI、PCI Express、PXI 和 PXI Express),以及資料的來源而有所不同。

• 從 FIFO 重生 - 使用者只寫入資料至裝置 1 次,並於裝置上重生資料。此方法可排除匯流排流量問題,並提高輸出速率。
• 從記憶體串流 - 裝置不會重生資料,因此,使用者應用程式必須隨時提供新資料,以避免發生降流錯誤。此方法會透過匯流排產生穩定的通訊,因此,傳輸率較低的匯流排,更新率會較受限制。

範例

NI 6363 提供三種規格:USB、PCI Express 與 PXI Express。

• USB - 相較於 PCI Express 與 PXI Express,此匯流排的傳輸率較低且潛時較高。從 FIFO 重生輸出波形時,可達到 10 MHz 的最高更新率。從記憶體串流時,必須透過 USB 串流資料,因此指定 1 MHz 的最大速率較慢。
• PCI Express 與 PXI Express - 這些匯流排速度更快,並可維持更高的傳輸率,並提供指定的 10 MHz 最高更新率。

抖動消除濾波器設定

數位線路在變更狀態 (從低至高或從高至低) 時,有時會在兩種狀態之間反彈,再進入新的狀態。可以執行去抖動濾波器來忽略抖動,只在值穩定後才會讀取值。就靜態數位輸入通道 (PFI/連接埠 1/連接埠 2) 而言,數位去抖動濾波器可用來消除雜訊或干擾訊號的抖動,例如來自實體介面的訊號,例如按鈕。不同於數位線性濾波器,使用者可以針對任何濾波器長度客制化這些濾波器。

範例

PXIe-6363 可針對濾波器提供 90 ns、5.12 μs、2.56 ms 或客制化間隔時序。此外,它還支援可程式化的高轉換與低轉換,而且可透過輸入通道進行選擇。這些濾波時間來自於 PXIe-6363 上內建的震盪器。

Delta VT 遲滯 (VT+ - VT-)

磁滯是具有不同轉換臨界值的屬性,取決於值是否增加或降低。在此情況下,觀察到的轉換是從高狀態到不確定狀態,從低狀態到不確定狀態。正臨界值與負臨界值之間的差異即為電壓臨界值磁滯。此規格說明電壓準位在再次進入不確定狀態前,可在低於或高於臨界值的程度上超出。

範例

NI PXIe-6363 指定了至少 0.2 V 的磁滯。這表示,如果訊號從 0 V 轉換為 5 V,則可將訊號降至低於 VT+ 值的 0.2 V 以後,邏輯準位可視為低。在這個變化的期間中,該值將穿過不確定狀態。

數位線路濾波器

當連接埠 0 中的任何通道啟用行內濾波器時,該通道必須在指定的濾波時間內保持穩定的邏輯準位,才能登錄為該邏輯準位。這是透過長纜線或高雜訊環境傳輸數位資料的實用工具。軟體通常可以選擇不同的濾波時間:短、中、長濾波器。視系統內的雜訊特性而定,其中一個濾波時間可能更適合您的應用。

範例

PXIe-6363 內建三種數位線路濾波器時間:160 ns、10.24 μs 與 5.12 ms請注意,這些濾波器僅適用於連接埠 0 中的通道。如需連接埠 1 和 2、PFI 通道或 PXI 專用通道的濾波選項,請參閱「去抖動濾波器設定」。

方向控制

判斷可以將數位或 PFI 線路設為輸入或輸出線路。

範例

PXIe-6361 可將每條數位或 PFI 線路設定為輸入或輸出。

接地參考 (數位)

指定量測或產生數位訊號的參考點。舉例來說,邏輯高數位輸出可能會量測輸出針腳與指定接地參考之間的 5 伏特。

範例

PXIe-6361 使用數位接地 (D GND) 訊號做為數位輸入、數位輸出與 PFI 線路訊號的接地參考。數位接地會與類比接地隔開,以避免混合不同準位與頻率的訊號造成干擾。數位與類比接地皆以機箱接地為參考。USB 裝置應特別注意,因為類比與數位接地會透過 USB 連接線抗雜訊,參照電腦的機箱接地。

輸入高電流/輸入低電流 (I_IH/I_IL)

在理想情況下,裝置的輸入阻抗會無限,且不會汲取任何電流,但實務上並無法達到的。讀取 0 V 或 5 V 的數位值時,NI 裝置的數位輸入電路會汲取少量電流。量測高電壓準位時汲取的電流量即為輸入高電流,量測低電壓準位時汲取的電流量也同樣為輸入低電流。請務必確保受測數位訊號能夠承受指定的電流值。

範例

NI PXIe-6363 會在 V _In = 0 V 時供應高達 10 μA 的電源,或是在 V _In = 5 V 時供應高達 250 μA 的電源。這適用於所有數位與 PFI 通道。

輸入高電壓/輸入低電壓 (V_IH/V_IL)

輸入訊號記錄邏輯高或邏輯低時,建議的作業電壓範圍應為此範圍。此規格定義了建議的作業條件,以便使用者知道其訊號的值,而 VT+ 與 VT- 則是裝置本身的規格。

範例

NI PXIe-6363 規範將以低訊號記錄的電壓輸入範圍為 0 至 0.8 V。針對高訊號,此範圍為 2.2 至 5.25 V。在 0 V 以下與 5.25 V 以上的狀態下,裝置處於過電壓保護狀態。當從低到高或從高到低的變化超出 V_IH 或 V_IL 時,也會發生不確定範圍。

另請參閱

正向臨界值 (VT+)/負向臨界值 (VT-)
輸入電壓保護 (數位)

輸入電壓保護 (數位)

個別的數位輸入通道皆有專用的 I/O 防護,適用於靜電放電 (ESD) 與過電壓條件。為了提高裝置的安全性,所有數位與 PFI 通道皆具備第二層保護。多個通道的過電壓同時會對此共用保護電路造成壓力,且可能會對裝置造成損壞。

範例

NI PXIe-6363 最多可同時使用 2 個針腳,以提供 ±20 V 的輸入電壓保護。也就是說,每條線路各自都能安全處理高達 ±20 V 的過電壓,但一次不可超過兩條線路的額定電壓輸入值。

另請參閱

輸入高電壓/輸入低電壓 (V_IH/V_IL)

輸出高電流/輸出低電流 (I_OH/I_OL)

輸出高值或低值時,大多數 NI 裝置的額定電壓為 0 與 5 V。然而,若連接相對低阻抗負載,就會產生更高的電流需求,而此額定電壓將從 0 V 上升或從 5 V 下降。此規格會特性化輸出電流與輸出電壓之間的關係。

範例

PXIe-6363 可供應或汲取電流,取決於是否為針腳寫入高值或低值。針對連接埠 0,供應與汲取電流的最大建議值為每條線 24 mA。電流離開裝置 (源極) 時,電流會顯示為 -24 mA。電流進入裝置 (汲極) 時,該電流會顯示為 +24 mA。請參閱下方圖表,了解在特定溫度與輸出電壓下可汲取的電流量特性。

連接埠/樣本大小

取得或產生數位波形時,連接埠 0 中的通道數會定義樣本大小。為限制匯流排流量,如果樣本包含任何通道 0 到 7 的組合,則樣本大小為 1 位元組。同樣地,如果樣本僅包含 0 到 15,則樣本大小會減少至 2 位元組。這是指連接埠的通道數上限 (最高連接埠大小)。

範例

NI PXIe-6363 的連接埠 0 包含 32 個通道。這表示,單一數位樣本長度最高可達 32 位元 (4 位元)。

正向臨界 (VT+)/負向臨界 (VT-)

將邏輯訊號輸入裝置時,訊號將從不確定範圍改變為邏輯高範圍的值,稱為正向臨界值。反之,負極臨界則是必須超過的電壓準位,才能登記邏輯低。正向臨界值一律會大於負極臨界值。請務必確保您的訊號確實與前述兩個準位相交,以準確記錄數位狀態。這些規格代表裝置本身,而輸入電壓高電壓和低電壓則代表建議的作業條件。

範例

NI PXIe-6363 的 VT+ 最多 2.2 V,VT- 至少 0.8 V。

另請參閱

輸入高電壓/輸入低電壓 (V_IH/V_IL)

拉降/拉上電阻器

部分 NI 裝置能以程式設計方式將數位或 PFI 通道設定為輸入、輸出或高阻抗。牽引電阻器可確保任何否則會浮動的針腳會參照已知訊號,例如接地或電壓來源。下拉電阻會將浮動訊號拉至接地狀態或邏輯低,而上拉電阻會將浮動訊號拉至邏輯高電壓值。

範例

PXIe-6361 使用 50 kΩ 的下拉電阻,可確保未主動驅動高低的端子會浮動至低狀態。

波形取 (DI) FIFO

讀取數位波形資料時,裝置內建一個暫存元素,用於緩衝資料,也就是所謂的 FIFO。DAQmx 會從這個 FIFO 將資料複製到 RAM 中的記憶體區塊中,這就是所謂的 PC 緩衝區。接著,ADE (例如 LabVIEW) 會將資料複製到應用記憶體。此 FIFO 的尺寸與儲存資料的速率,決定 DAQmx 驅動程式會複製資料的頻率,以避免溢位情況。

範例

NI PXIe-6363 具有 255 個樣本的數位波形採集 FIFO。換句話說,如果以 100 kbit/s 的速率收集資料,如果 DAQmx 驅動程式未傳輸 PC 緩衝區中的資料,則內建的 FIFO 會在 2.5 毫秒左右的時間內溢位。

波形產生 (DO) FIFO

內建的 MIO 裝置有暫存空間,可在稱為「FIFO」的「先進先出」資料架構中緩衝資料點。對於透過匯流排進行傳輸的時間較長的 USB 裝置而言,此儲存裝置特別有用,如果有多個裝置共用相同的 USB 根集線器時更是如此。如果只需要一個數位碼型,則可將此碼型載入至此 FIFO,以免透過匯流排傳輸資料多次。使用者可以使用 DAQmx API 針對上述任何情況進行程式設計。

範例

NI PXIe-6363 具有 2,047 個樣本的數位波形產生 FIFO。例如,若以 100 kbit/s 的資料速率使用數位輸出進行 I2C 通訊,整個 FIFO 將在 20 ms 內輸出。這表示,使用者呼叫 DAQmx Write 的頻率應高於此頻率,以繼續將資料串流至 FIFO。若要進行資料速率測試,則可使用 DAQmx API 將單一碼型載入 FIFO,並以不同的資料速率輸出,而無需透過 PCI Express 匯流排撰寫新資料。

基本時脈準確度 (一般用途計數器)

內部基時脈的準確度會直接影響任何量測作業或一般用途計數器所產生的頻率準確度。整體裝置時基準確度也會繼承這樣的準確度,也就是說,如果外部提供更高準確度的主時基,時脈準確度就能提升。

範例

PXIe-6363 的基時脈準確度為 50 ppm。如果使用者想要使用此模組產生 12.8 MHz 的自由運行時脈,可以使用下列計算方式來判斷準確度:

若使用準確度較高的外部基時,或基時準確度較高的裝置 (例如 PXIe-6614),即可改善這個錯誤。PXIe-6614 使用更精確且穩定的爐控制水晶震盪器 (OCXO),不太容易受溫度變化影響,且基時脈準確度最差為 75 ppb。如果這個模組會產生相同的訊號,實際頻率會是:

計數器解析度

計數器可用來呈現數字的位元數。設定通用計數器以輸出脈衝時,脈衝活動時間長度會以計數器暫存器中的值表示。這個值與計數器計數的速率 (由計數器的基時脈設定) 結合,決定了能達到的最大脈寬。同樣地,使用計數器量測訊號脈寬時,可以登錄的最大脈寬也會由計數器基時脈與計數器解析度決定。如果訊號超過最大脈寬,計數器就會捲動並且 NI-DAQmx API 會傳回錯誤訊息。因此,必須了解如何計算最大訊號參數。

解析度較高的計數器在進行解析度與量測/產生期間之間的取捨時,可提供更高的靈活性。請參閱下方圖表,以進一步了解這項取捨。

範例

PXIe-6614 使用 32 位元計數器進行計數器輸入與計數器輸出作業。若設定了計數器輸入工作項目來量測脈寬,我們可以計算最大計數器值並除以計數器內部基時脈率計算量測的最大脈寬。100 MHz 計數器基本時脈可達到 10 ns 的精確度,因此根據此範例選擇基本時脈。 

外部基時脈頻率 (一般用途計數器)

如果需要特定的基時脈率,大多數 NI MIO 裝置都可使用外部基時脈。此時脈的用途與 內部基時脈相同,但由使用者提供。由於頻寬限制,外部基時的最高速率會因裝置的匯流排而異。

範例

NI 6363 的規格因應外部基時脈需求而異。

• PCI Express 與 USB - 外部基時脈的頻率範圍介於 0 ~ 25 MHz,輸入於任何 PFI 通道。最大頻率的限制是 PFI 線路的頻寬。
• PXI Express- PXIe-6363 充分運用 PXI Express 機箱的進階功能,支援在差動星線 (DSTAR) 上發揮高達 100 MHz 的訊號。

FIFO (通用計數器)

內建 MIO 介面卡的先進先出 (FIFO) 記憶體元件可用來緩衝資料樣本,適用於輸入或輸出應用。針對計數器輸入應用,例如特定間隔的計數器值等資料點會儲存在 FIFO 中,然後 DAQmx 會自動將資料傳輸至預先配置的 PC RAM 區塊。FIFO 用於計數器輸出應用,用於儲存一系列的工作週期與頻率值,以改變所產生之波形的形狀。較大的 FIFO 有助於減少資料匯流排的流量,因為相較於較小的 FIFO,較大的資料區塊傳輸頻率較低。

範例

PXIe-6614 每個計數器都具備 1 組 FIFO,可儲存 127 個樣本,因此可在需要透過匯流排進行額外傳輸前,設定 127 個不同的參數以產生脈波列。

內部基本時脈 (一般用途計數器)

計數器的內部基本時脈是指會根據極端點狀態,使計數器值增加/減少的訊號。這個時脈的週期決定了受量測或產生的訊號的解析度 (以秒為單位),同時決定了計數器在量測或產生長脈衝時的轉換速度。針對任何計數器量測或應用,都會發生 ± 1 個時基週期量化錯誤。為盡可能減少量化誤差,請務必根據用途選擇最快的基時脈。

範例

使用 PXIe-6614 執行量測時,可使用的 3 個內部基時脈速率為 100 kHz、20 MHz 與 100 MHz。這些基時脈提供的解析度範圍是 10 μs 到 10 ns。如果套用 125 kHz 的 PWM 訊號與 35% 工作週期,則實際脈寬為 2.8 微秒。其解析度低於 100 kHz 基時,因此無法用於進行此量測。20 MHz 時脈的解析度為 50 ns,因此能完美量測此訊號 ± 1 基時脈脈衝的持續時間。如此一來,量測值將為 2.8 μs ± 0.05 μs,誤差約為 1.8 %。在 100 MHz 時脈上執行相同的量測作業,將產生 2.8 μs ± 0.01 μs 的量測值,且誤差為 0.36%。在此情況下,100 MHz 時脈可在計數器轉換之前,量測高達 43 秒的脈寬,因此,此脈寬 2.8 μs 遠低於最大限制。

另請參閱

量化誤差

匯流排介面

PCI、PCI Express、PXI、PXI Express 與 USB 都是 MIO DAQ 裝置可能會使用的匯流排介面範例。這些匯流排在資料傳輸率、潛時、可攜性與通道數之間提供一些主要取捨。

範例

NI 6363 提供 USB、PXI Express 與 PCI Express。這些裝置和模組的功能相似,但相較於 USB 裝置,PXI Express 模組和 PCI Express 裝置的潛時較低,傳輸率則較高。PXI Express 模組具有 PXI Express 系統的額外優勢。USB 裝置的優點是可熱插拔,而且更輕巧,因此更適合用於行動應用。

校準

就像所有測試與量測設備一樣,要確保裝置能在特定準確度設定內運作,就必須進行例行校準。裝置具備某些程度的自我發熱功能,因此在進行任何量測前,請務必先等到指定的暖機時間,以確保溫度達到穩定。目前建議將裝置自動校準 (若可支援)。如需深入了解 NI 提供的校準服務,請參閱 校準服務。

範例

USB-6363 的暖機時間是 15 分鐘,校準週期則是 2 年。NI 建議在開機 15 分鐘後自動校準裝置,以確保準確度最佳狀態。經過 2 年使用後,NI 建議將裝置寄出,以進行認證校準。

電流限制

每個 MIO 裝置都具備可汲極或供應的最大電流量。本節的規格結合了汲極與源極電流。某些裝置在 + 5 V 使用者線路上安裝了自動重設保險絲,以防發生意外突波。如果超過最大電流規格,裝置可能會受損。

範例

若 PXIe-6363 會在連接埠 0 的所有 32 個 DIO 通道 (每條通道 24 mA) 驅動最大電流,則來自連接埠 0 的總電流消耗量將為 0.768 A。如果連接器 0 的 +5 V 使用者通道與接頭 1 的電路同時會從每個接頭汲取 0.25 A,則模組會提供總計 1.268 A。0.25 A 可在每個電源接頭的最大 1 A 內,而 DIO 通道的 0.768 A 消耗量與 +5 V 使用者通道的 0.5 A 可在所有合併輸出的最大 2 A 內。如果要在 PCIe-6363 上使用這個應用程式,就必須連接可選的磁碟磁碟接頭,以確保裝置能在最大電流限制內運作。

環境管理

如需深入了解 NI 致力於以環保的方式設計與製造產品,請參閱「環境影響」。

外部數位觸發器

MIO 介面卡可從任何 PFI 通道匯入數位觸發訊號,也可匯出裝置中用於同步化目的最常見的訊號。從 MIO 裝置可輸出取樣時脈與啟動觸發器等訊號。只要使用 DAQmx API,即可將數位濾波器套用至上述任何訊號。請參閱 NI MAX 中的裝置路由表,以進一步了解這些觸發路由。

• 極性 - 表示匯出或匯入的訊號是主動式高或主動式低

範例

PXIe-6363 可將類比輸入開始觸發路由至尚未保留給其他工作項目或裝置使用的任何 PFI、PXIe_DSTARA、PXIe_DSTARB、PXI_TRIG 或 PXI_STAR 通道。查看 MAX 中的裝置路由時,這項路由也是雙向的,也就是說,裝置可以從任何相同的來源接收類比輸入開始觸發。

頻率產生器

除了 MIO 介面卡通用的計數器之外,還有一個功能有限的獨立計數器,可做為頻率產生器。典型的 MIO 裝置有一個頻率產生器,只能產生有限的頻率。可產生的頻率可用來提供時脈訊號至裝置上的其他子系統,也可匯出以供外部 Circuits 使用。

範例

PXIe-6363 具有頻率產生器通道,可將 3 個基時 (20 MHz、10 MHz 與 100 kHz) 中的 1 個時脈分割為 1 至 16。如果使用者想要產生 50.0 kHz 訊號,則可選擇 100 kHz 基時脈與 2 除數,下表顯示了可能頻率的截頻版本。

作業溫度

指定 MIO 裝置的環境溫度範圍。此溫度與使用內建溫度感測器 DAQmx API 所回報的溫度不同。

範例

PXIe-6363 的作業溫度範圍為 0 至 55°C。如果 PCB 溫度感測器在正常使用期間回報較高溫度,會是可行的做法。

相位鎖定迴圈 (PLL)

部分 MIO 介面卡內建相位鎖定迴路,可讓介面卡將參考時脈固定至外部參考時脈。當裝置固定在外部參考時脈時,就會繼承鎖定時脈的速率、漂移與準確度。PXI 或 PXI Express 裝置可自動鎖定至 PXI_CLK10 或 PXI_CLK100 參考時脈。您可以使用 NI-DAQmx API 鎖定其他參考時脈源,例如 PFI 通道。

範例

USB-6363 內建 1 組 PLL 電路,若有任何 PFI 通道 0 到 15 的時脈,則可固定至 10 MHz 時脈。使用 DAQmx API 設定工作項目時,請將參考時脈設為外部時脈連接的 PFI 通道。PXIe-6363 具有類似的 PLL 電路,但會自動鎖定至 PXI_CLK100 100 MHz 時脈,以在 PXI Express 機箱中的多個裝置間進行同步化,除非使用 DAQmx API 設定參考時脈來源以另行指定。PCIe-6363 具有 PLL 電路,可同樣鎖定任何 PFI 或 RTSI 通道。PCI Express 或 USB 裝置沒有自動鎖定功能。

物理特性

在購買裝置或建立系統模型之前,NI 會發佈大多數產品的產品平面圖,這些平面圖可用於檢查驗證狀況。除了尺寸之外,NI 也提供完整的客制化配線、接頭與螺絲清單。

另請參閱

產品平面圖
NI DAQ 裝置客制化連接線、替換接頭與螺絲

電力需求

請務必了解 USB 與 PCI 裝置或 PXI 模組的電力需求,以供應適當的電量。本章節所列的數值適用於一般使用,且未顯示裝置或模組若使用超出規格所能得到的最大功率。針對 USB 裝置,NI 供應的電源供應器符合建議的規格,但如有需要,您可以使用第三方或客制化電源供應器。針對 PCI 或 PCI Express 裝置,還可使用輔助電源接頭,以因應更高的電力需求。使用 +5 V 使用者導軌為外部電路供電時最常見的情況。如需詳細資訊,請參閱電流限制 [連結至目前限制]。針對 PXI 或 PXI Express 模組,這項規格有助於規劃電力預算。請參閱相關連結以取得更多資訊。

範例

如果未安裝選用的磁碟驅動電源接頭,PCIe-6363 可從 +3.3 V 導軌汲取 4.6 W 與 5.4 W 的電力。磁碟驅動接頭新增了 +5 V 導軌,可為裝置供應高達 15 W 的電力,同時將 +3.3 V 導軌的耗電量減至 1.6 W。

另請參閱

在 PXI 系統上執行電力預算

安全性、電磁相容性、CE 規範

我們的規格手冊三節列出了 MIO 裝置經過測試與符合的標準。如需任何標準的詳細資訊,請見「產品認證」。

範例

您可以使用認證搜尋功能查看 PXIe-6363 的規範:NI PXIe-6363 - 產品認證

衝擊與振動

MIO 裝置經過特定的工業級標準測試,以確保符合規格的準確度與裝置完整性,並符合所述的衝擊與振動規格。請務必不要超過這些指定值,以確保裝置正常運作。

範例

(根據 IEC 60068-2-27 完成測試。測試組態是根據 MIL-PRF-28800F 開發而成的)