規格說明：C 系列模組
概觀
NI C 系列模組的規格手冊提供必要的技術細節,以便判斷或選擇最適合您應用的模組,並做為系統開發期間的效能驗證參考。本文件提供以詞彙格式定義用來說明各項規格的重要性與關聯性。
如需應用的使用方式與進一步資訊,請使用 NI 產品說明書頁面搜尋所需資訊或使用手冊。
內容
簡介
本指南分為與大多數 NI 規格手冊相同的部分。下列術語與定義以英文字母順序列出,在規格手冊中的順序可能不同。本指南僅適用於 C 系列模組。其他 NI 產品系列,例如 多功能 DAQ 60xx、61xx、62xx 與 63xx 系列 (原為 B、E、S、M 與 X 系列)、多功能 RIO 78xx R 系列、多功能數位電錶、示波器/數化器與其他儀器,可能會使用不同的術語或方法來得出規格,因此,本指南不應用於除 cDAQ 與 cRIO 系列以外的其他裝置的參考用途。雖然 C 系列模組可搭配 cDAQ 與 cRIO 機箱與控制器使用,但此指南並未提供其規格。
本指南將使用多個模組做為參考。如需遵循這些規格,請查看各模組的資料表 (可於 ni.com/manuals 取得。
了解規格術語
首先,請務必注意不同規格之間的類別差異。NI 將其測試與量測儀器的功能與效能定義為:規格、一般規格、特性或補充規格。請參閱模組的 資料表,進一步了解保證或一般規格。
- 規格說明儀器在建議校準週期內,在所述作業條件下,所保證的效能。
- 一般規格是指大多數儀器在建議校準週期內,在所述作業條件下,都能達到的規格。一般規格不保證。
- 特性或補充規格說明設計或開發期間建立而未評估之儀器的基本功能與屬性。這些資訊提供的資訊與儀器適當使用有關,且未包含在前述定義中。
由模組或背板決定?
C 系列系統的某些規格由模組指定,而其他則由背板指定。某些規格亦因 System Configuration 而異。
一般而言,cDAQ 機箱或控制器可在模組與主機電腦或內建控制器之間提供時序、觸發、計數器與資料傳輸。cRIO 控制器配備即時處理器與可重設 FPGA,可進行高速控制、自訂時序與觸發。
這兩種類型的背板均可直接介接 C 系列模組,並運用背板提供的時序與控制功能進行輸入、輸出或其他功能。這些模組會自行執行量產作業,並將該資料傳回機箱,然後將該資料傳輸給使用者。部分模組亦具備專屬的訊號處理功能。
所有 cDAQ 機箱或控制器與 cRIO 控制器皆有專屬的安全認證、電力需求與其他規格。請參閱機箱或控制器的 資料表或規格文件,以了解此文件未提供的規格。
類比子系統規格
類比輸入
ADC 解析度
解析度理論上是模組或感測器可偵測到的最小輸入訊號變化量。代表類比訊號的位元數決定了 ADC 的解析度。
範例
NI 9209 為 24 位元模組,範圍為 ±10 V ,代表能偵測到的最低振幅變化為 1.19 μV。
另請參閱
雜訊、閒置通道雜訊、輸入雜訊或 Root mean square (RMS) 雜訊
無交疊頻寬
在定義的失真頻寬中出現的任何訊號,都不是較高頻率的訊號失真物質。
範例
NI 9250 指定失真免費頻寬為 0.5 * fs,也就是說,針對 102.4 kS/s 的 fs,選擇 DC 偶合模式時,失真免費頻寬為 0 Hz 至 51.2 kHz。
另請參閱
橋接補償
橋接補償是在将惠斯登橋接感測器 (通常用於量測應變) 連接至模組時，供使用者選擇的選項。可透過軟體選擇的橋接補償模式，包括全橋接、1/2 橋接輿 1/4 橋接。
範例
NI 9237 支援全部三种橋接補償模式。
此外，NI 9237 指定半橋接與全橋接補償為内部模式。這代表，半橋接輿全橋接感測器可直接連接至模組，因爲模組内部具備可完成橋接補償的電阻器。
NI 9237 亦指定 1/4 橋接補償為外部模式。這表示需將外部電阻器或 1/4 橋接補償裝置 (如 NI 9944 或 NI 9945) 與 1/4 橋一起連接至模組，才能完成橋接補償。
另請參閱
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 會指定從最終輸出抑制的訊號,並以 dB 為單位進行量測。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 9205 的 CMRR 為 100 dB (從 DC 至 60 Hz)。這表示,共模電壓衰減率可達 100,000 倍。舉例來說,若受測訊號為 5 Vpk 正弦波,且通道與接地之間的偏移或共電壓為 5 VDC,最終輸出會將 5 VDC 輸入抑制或衰減至 50 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。
IEPE 合規電壓
IEPE 是指內建電荷放大器或電壓放大器的傳感器。限制電壓適用於支援 IEPE 感測器的模組,例如 NI 9232 與 NI 9234。感測器的激發電壓必須低於或等於限制電壓規格,才能充分利用感測器的完整量測範圍。換句話說,IEPE 電路在維持穩定電源供應時能承受的最大電壓衰減。IEPE 電路的整體電壓衰減總和為:
- 感測器產生的訊號。
- 感測器產生的偏壓。
- 如輸入通道所示的共模電壓。
範例
NI 9250 的 IEPE 合規電壓規格最高可達 19 V,請注意使用下列方程式,以確保配置符合 IEPE 合規電壓範圍。
(V共模 + V偏壓 ± V全幅) 必須為 0 V 至 19 V
當中
V共模是套用至 NI 9250 的共模電壓
V偏壓是 IEPE 感測器的偏電壓
Vfull scale 是 IEPE 感測器的全幅電壓
注意：某些模組會將限制電壓設為最低電壓。規格的使用原理相同。不論是最小或最大,以上的合規電壓方程式仍須介於 0 與 IEPE 合規電壓之間。
另請參閱
IEPE 激發雜訊
IEPE 激發雜訊是激發電流的均方根 (rms) 電流雜訊。激發雜訊可能會將雜訊加入來源訊號,以影響量測作業。
範例
NI 9232 的激發雜訊規格為 100 nArms。
另請參閱
輸入偏移電流
由於輸入阻抗有限,因此模組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。讀取量測值時請考量指定的值。
範例
NI 9224 的輸入偏壓電流為 6 uA,輸入電壓為 +8 V。流經來源阻抗的輸入偏壓會產生錯誤電壓。舉例來說,若使用 NI 9224 的量測訊號源的輸出阻抗為 1 kΩ,則模組的讀數為 8.006 V,包含 +6 mV 的誤差電壓。
另請參閱
輸入耦合
NI 9234 與 NI 9250 等模組均支援 DC 與 AC 偶合模式。選擇 DC 偶合模式時,源極訊號中的任何 DC 偏移都會傳送至 ADC。選擇 AC 偶合模式時,訊號路徑輸入端會啟用高通濾波器,藉此濾波訊號的大多數 DC 內容。
範例
NI 9250 支援在 DC 與 AC 偶合模式之間,透過軟體選擇輸入偶合。AC 濾波器在 0.43 Hz 時具有 3 dB 點。
另請參閱
輸入延遲
輸入延遲是輸入針腳到可讀資料之間的總路徑延遲。在某些模組中,輸入延遲指定為取樣頻率的函式,在其他模組中則指定為值。
輸入延遲規格僅適用於配備 Delta-Sigma ADC 的模組。將具有不同輸入延遲的模組新增至系統時,可能會在這些模組之間產生同步化問題。過濾器會延遲輸入延遲較低的模組訊號,以同步化具有較高輸入延遲的模組。
範例
NI 9250 的輸入延遲為 34/fs + 2.7 μs。舉例來說,當取樣率設為 102.4 kS/s 時,輸入延遲會是 334.73 μs。
NI 9224 會針對每個時序模式指定輸入延遲。舉例來說,高解析度的輸入延遲指定為 199.290 ms。
注意： 部分 C 系列模組以混合次數符號列出其輸入延遲。NI 9239 就是這個範例。其輸入延遲為 (40+5/512)/母秒 + 3.3μs。
另請參閱
輸入阻抗 (類比)
輸入阻抗是模組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,輸入端不會有任何電流流向接地。不過,實務上並不可行。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 9220 的輸入阻抗 Zin 超過 1 GΩ。以最低輸入阻抗的最差情況來說,單端點量測可視為下列簡化電路,假設具有輸出阻抗的感測器
Zout = 150 Ω。
感測器輸出阻抗與模組輸入阻抗的串聯組合,會造成量測錯誤。例如,如果訊號源為 5 V,則模組所量測的實際訊號將為:
因此,將發生 750 nV 的量測誤差。使用 NI 9220 時,此一誤差會顯得輕微,因為相較於模組的增益誤差,誤差會較小。不過,如果訊號源阻抗為 10 MΩ,誤差就會是 50 mV。因此,必須了解訊號源阻抗與模組輸入阻抗,才能知道這兩個訊號源的量測誤差。
另請參閱
輸入範圍
就類比輸入而言,這是能準確量測的最大正負數值。某些模組具有多個使用者可選擇的輸入範圍,可用於提供更高的解析度,並提升低準位訊號的準確度。
範例
NI 9224 指定一般輸入範圍是 ±10.54 V。這是一般模組能準確量測的最大電壓。
NI 9224 也指定了 ±10.4 V 的最小輸入範圍。這是 NI 9224 每個組件必須準確量測的最大電壓。
另請參閱
瞬間量測範圍
即時量測範圍是模組能準確讀取的實際輸入範圍。此規格通常會隨附作業輸入等級,因為這些模組的用途是搭配具有 RMS 電流的正弦曲線輸入訊號。作業輸入等級是指能由模組連續準確量測的最大 RMS 電流。這兩項規格都必須符合,才能確保量測準確無誤。
範例
NI 9246 的瞬間量測範圍至少為 +/-30.6A,因此能準確量測最高 +/-30.6A 的電流值,但這些訊號的 RMS 電流也必須小於 +/-22Arms。
另請參閱
最大工作電壓或共模電壓範圍
最大工作電壓是指模組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,最大工作電壓不受模組的輸入範圍影響。
範例
在 NI 9205 上,正在量測具有 2.5 VDC 共模的 10 V 峰值正弦波,其最大工作電壓為 ±10.4 V,如下所示:
兩個訊號峰值組合,在 +12.5 V 時超出最大工作電壓。若超出最大工作電壓,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
常模拒斥比 (NMRR) 或雜訊抑制
NMRR 是指類比前端在特定頻率時提供的抑制。其指定為分貝 (dB),通常為電源線頻率 (例如 50/60 Hz)。
範例
使用高解析度模式時,NI 9212 會在 50/60 Hz 時指定 74 dB 的雜訊抑制。如果訊號路徑上偶合了 100 μVrms 的 50 Hz 電源線訊號,則 NI 9212 會將訊號抑制為 20 nVrms。
另請參閱
雜訊、閒置通道雜訊、輸入雜訊或 Root mean square (RMS) 雜訊
類比前端所產生的額外系統雜訊 (透過接地輸入通道來量測)。指定值是以伏特 RMS 或以 LSB RMS 為單位的 RMS 雜訊。要進行雜訊量測,需要大量取樣並取得樣本的標準差。由於閒置通道雜訊最可能具有 0 的高斯分配,因此 RMS 雜訊等同於 1 個標準差。因此,大約 66% 的模組取樣將具有低於 RMS 雜訊值的雜訊值。雜訊規格是裝置的有效解析度,因為無法感知到低於雜訊值的內容。
範例
NI 9223 指定 0.75 LSB rms 雜訊。NI 9223 的輸入範圍為 ±10 V,解析度是 16 位元,因此,以伏特為單位的 1 LSB 的值為 305 μV,而雜訊值則為 0.75 x 305 μV,也就是 229 μVrms。
另請參閱
過取樣率
此術語僅適用於具有 Delta-Sigma ADC 的模組。 Delta-Sigma ADC 使用的是大倍的取樣率,例如特定訊號的 128 倍奈奎斯特速率。舉例來說,若要對 25 kHz 訊號進行取樣,就足以達到高於奈奎斯特率 (超過 50 kHz) 的取樣率。不過,使用 128 多倍取樣率的 Delta-Sigma ADC 會以遠高於奈奎斯特率的頻率對訊號進行取樣。這種方式有許多優點,例如更好的失真與解析度。
在將資料做為輸出之前,ADC 內的數位濾波器會處理多倍取樣的資料。數位濾波器處理多倍取樣的資料需要非零時間,因此輸出資料傳輸率一律低於多倍取樣率。輸出資料傳輸率等於多倍取樣率除以 ADC 整數倍降低比。
範例
NI 9218 的多倍取樣率為 64*fs,其中 fs 代表軟體所選的輸出資料速率。
NI 9250 的多倍取樣率 (1024*fs、512*fs、256*fs、128*fs、64*fs 或 32*fs) 取決於軟體所選的輸出資料速率。
另請參閱
過取樣率抑制或失真抑制
失真拒斥 (Alias Rejection) 是指在特定頻率下,將失真回傳至模組通帶時,所提供的拒斥量。要了解失真拒斥,首先必須了解取樣系統的失真屬性。根據奈奎斯特定理,只要將取樣率大於 2f,即可準確量測頻率 f 的訊號。如果嘗試在 2f 取樣訊號以量測高於 f 的頻率,就會在低於 f 的頻率產生訊號的失真或錯誤影像。這些錯誤的頻率將顯示為奈奎斯特頻率周圍原始頻率的鏡像。
當中
R (取樣率) = 100MS/s
fs (受取樣訊號) =70MHz
fN (奈奎斯特頻率,相對於取樣率 R) = 50MHz
fa (失真頻率) =30 MHz
下列方程式可以得出失真訊號的頻率:
fa = |R*n-fs |
其中 n 為最接近受失真訊號取樣率 (R) 的整數倍數。
若以最低軟體選擇的輸出速率指定多倍取樣率抑制,也可針對因數位濾波器而可能出現在失真孔中的訊號提供的抑制量提供指引。
範例
NI 9250 指定多倍取樣率的失真拒斥,為在 3.2768 MHz 的資料速率下為 100 dB,fs = 102.4 kS/s。由於資料傳輸率為多倍取樣率的整數倍數,因此,多倍取樣率的訊號將在 0 Hz 到 51.2 kHz 之間失真,也就是奈奎斯特頻帶。在 100 dB 的抑制下,此訊號就會衰減 100,000 倍。
另請參閱
過電壓保護、過電壓耐受或安全作業區域 (SOA)
輸入針腳之間的電壓模組量可承受一定的持續時間,直到受損為止。
範例
NI 9223 每個通道皆具備 ±30 V 過電壓保護。模組可連續承受針腳之間的 30 V 電壓差,而不會維持受損。
NI 9244 的過電壓承受力指定為 1000 Vrms 持續 1 秒,而連續電壓是 800 Vrms。因此,若將 1000 Vrms 訊號套用至模組,則保證僅能承受此一電壓,直到損壞前 1 秒。若將 800 Vrms 的電壓施加至模組,則模組保證能持續承受此電壓。
某些模組的過電壓耐受是訊號頻率的一項功能。下表顯示了 NI 9775 的 SOA。橙色走線表示輸入電壓與輸入訊號頻率的作用,是模組的保護限制。舉例來說,如果輸入訊號頻率為 5 MHz,模組的保護範圍最高可達 30 Vpk。不過,如果訊號頻率為 25 MHz,則模組的保護範圍只會高達 10 Vpk。
另請參閱
通道對通道相位不匹配
通道對通道相位不匹配 (Channel-to-channel phase mismatch) 定義任何特定通道相對於參考通道的相位差。其指定為輸入頻率的函式。
範例
NI 9250 指定通道對通道的增益不匹配,最多能達到 * 0.035°,此處的精確度為 kHz。舉例來說,如果輸入訊號頻率為 2 kHz,則單一通道與模組上任何其他通道的最大相位差為 0.07°。
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。部分模組僅有 1 組 ADC,因此取樣率會在不同通道之間共用或多工。這也稱為掃描取樣模式。其他模組則可針對每個通道提供專屬的 ADC,也就是所謂的同步取樣模式。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。
範例
NI 9205 指定取樣率為 250 kS/s 的總取樣率。NI 9205 為多工模組,只具備 1 組 ADC,因此,如果將其設定為在其所有 16 個差動通道上進行,每個通道的最高取樣率將為 15.625 kS/s (250/16)。
NI 9223 指定每秒每通道 1MS 的取樣率。NI 9223 是同步輸入模組,每個通道各有獨立的 ADC,因此每個通道的取樣率為 1 MS/s。
激發耐受
模組在受損之前能承受特定期間的突然電壓。
範例
NI 9244 規範 8 kV (1.2 μs / 50 μs) 的衝擊耐受電壓。此模組已使用脈衝電壓波形進行測試,如下所示。其中 Um 為 8 kV。
另請參閱
傳感器電子資料表 (TEDS)
TEDS 為 IEEE1451.4 標準,適用於可為模組提供重要屬性,以正確使用來自類比感測器的訊號。
範例
NI 9250 支援 IEEE 1451.4 TEDS Class 1。
另請參閱
類比輸出
容量驅動
在超出模組準確度規格前,可驅動模組的電容程度。若超出此值,將無法保證輸出訊號的完整性符合規格。
範例
NI 9264 的傳動量規格最高可達 1500 pF。
電流驅動 (適用於電壓)
模組能輸出的最大電流量,這也定義模組在維持完整輸出範圍時能夠驅動的負載阻抗量。其一般指定為每個通道,且為每個模組的最大值。超出這項規格會干擾模組維持完整輸出範圍的能力,但不會損壞模組,因為模組提供短路保護。NI 機箱會同時在所有插槽中以最高電流驅動支援模組。
範例
NI 9264 的電流驅動規格如下:
如果模組設定為在單一通道上產生輸出,則該通道的電流驅動值為 ±4 mA。另一方面,若要在單一通道上輸出 ±10 V,負載電阻至少必須
10 V/4 mA = 2.5 kΩ
不過,如果模組設定為在多個通道上輸出,則可驅動的模組總電流將受限於 ±16 mA。舉例來說,如果模組設定為在 4 個通道上輸出電壓,且其中每個通道的負載為 ±4mA,因為 ±16 mA 的最大電流尚未超過,因此模組就能做到這一點。不過,如果是 5 個通道而不是 4 個,則由於模組的總電流驅動超過 ±16 mA,因此模組已不再保證驅動每個通道 ±4 mA。
差動非線性 (DNL) / 積分非線性 (INL)
DNL 是數位轉類比轉換器 (DAC) 的理想步進大小與輸出的實際值之間的差,通常是以 LSB 量測的。在理想的 DAC 中,DNL 值會是 0 LSB。INL 是 DNL 的複合效應,所以準確度計算通常會使用 INL 規格。
範例
NI 9264 的 DNL 指定為最高 ±1 LSB,而 INL 則指定為最高 ±12 LSB。這表示,任何從 DAC 輸出的值,實際值可能與所設定的值相差 ±1 LSB。例如,如果使用者將 DAC 設為輸出 1 V 的值,則輸出 (不包含準確度效應) 的範圍可能介於:
另請參閱
數位類比轉換器 (DAC) 解析度
從數位值轉換時,代表類比訊號的位元數。
範例
NI 9264 的 DAC 解析度為 16 位元,代表可在 ±10 V 的輸出範圍內輸出 2^16 或 65,536 個離散值,每個步進為 10 V / 65,536 = 305 μV。
另請參閱
單調性
單調度可確保 DAC 碼增加時,輸出電壓也會增加。如果 DNL 不大於 ±1 LSB,則模組保證會保持單調。
範例
NI 9264 的 DNL 最高可達 ±1 LSB,代表能確實保持模組的精密度。同時指定 16 位元的單調度,代表所有 16 位元之間的轉換均為單調。
另請參閱
最大負載、電流的最大電阻負載
定義電流輸出模組在達到輸出規範電壓之前,可針對特定負載電阻驅動的最大負載。
範例
NI 9265 的輸出電流負載上限為 600 Ω (20 mA),因為模組的限制電壓是 12 VDC。限制電壓與輸出電流是定義模組的最大負載驅動。舉例來說,如果所需的輸出電流僅為 10 mA,則模組可驅動高達 12 V 的負載/10 mA = 1.2 kΩ。
另請參閱
輸出阻抗
輸出阻抗是將類比輸出通道有效串聯的阻抗,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,以確保電壓達到所需的準確度。
範例
NI 9264 的輸出阻抗為 2 Ω。也就是說,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 0.996 V,或 4 mV,低於預期。在此電壓下,模組也會汲取 1.99 mA。
輸出範圍
模組可產生的最大正負數值。某些模組具有多個輸出範圍,可用於在較低準位訊號時提供更高的解析度。
範例
NI 9265 是電流輸出模組,輸出範圍為 0 mA 至 20 mA。
NI 9264 是具備 ±10 V 輸出範圍的電壓輸出模組。
另請參閱
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。趨穩時間與負載電容相關。負載電容值較低可能會縮短趨穩時間。
範例
NI 9264 所指定的趨穩時間為:
在此,趨穩時間適用於負載電容的 100 pF,且所述時間是輸出趨穩至 1 LSB 內的所需時間。因此,針對 20 V 步進大小 (輸出驅動從 -10 V 到 10 V),需要 20 μs 才能趨穩至 9.999695 V。在 1 V 步進大小或 0.1 V 步進大小的情況下,趨穩的時間較短。
轉換速率
轉換率是指特定模組中類比輸出通道的變化速率。其一般以 V/μs 為單位。計算輸出趨穩時間時,計算過程中已包含轉換時間。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模組的轉換率。
範例
NI 9264 的速率為 4 V/μs,也就是說,如果輸出切換在 -10 V 到 10 V 之間,即可產生 200 kHz 的最高理論頻率。不過,我們知道無法產生 200 kHz 的訊號,因為此處的限制是模組的輸出資料速率,僅為 25 kS/s。在此,轉換率可視為額定訊號邊緣的限制,而非輸出頻率的限制。
另請參閱
更新率
就類比輸出而言,更新率是指模組產生輸出的時間頻率。大多數 NI C 系列模組在每個類比輸出通道皆具備單一 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個模組上使用多個 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,在多個通道輸出時,則是以每秒取樣率為單位 (S/s/ch)。
範例
根據 NI 9264 的規格,設定只輸出 1 通道時,模組至少需要 3.1 μs 才能更新其輸出。如果設為在多個通道上輸出,需要更長的時間。
類比一般
準確度增益與偏移
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,若要在不同模組之間進行比較,會使用全幅的準確度。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。
- 額定範圍正全量表—在特定範圍內可量測的理想最大正值
- 額定範圍負極全幅—可在特定範圍內量測的理想最大負值
- 校準增益誤差—儀器放大器固有的增益誤差,且已知在執行自我校準後存在
- 增益溫度係數—溫度係數說明溫度對放大器增益與上一次自我校準時溫度的影響程度
- 校準偏移誤差—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
- 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。
- 偏移溫度係數:說明溫度對 ADC 轉換相較於上次自我校準時的溫度偏移的影響程度
範例
NI 9223 會在準確度部分發佈上述表格。舉例來說,當設定模組回傳已校準的資料並進行 5 VDC 量測時,整個作業溫度範圍的最大預期增益誤差為 ±0.20% x 5 V = ±10 mV。偏移誤差為 ±0.10% x 10 V = ±10 mV,因此,量測 5 V 訊號時的整體不確定性將為 5 V ±20 mV。
另請參閱
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。串音有時也稱為看到重影、浮動或其他非預期的電壓。
範例
NI 9224 的串音規格為 -125 dB,輸入頻率為 1 kHz。舉例來說,若以 10 Vpk、1 KHz 輸入訊號驅動 AI 0,則將以 5.6 μVpk 1 kHz 的訊號偶合至 AI 1。
另請參閱
無雜波干擾動態範圍 (SFDR)
SFDR 是可用動態範圍,可避免不良雜訊干擾或失真基本訊號。基本訊號的振幅通常為 -1 dBF。SFDR 是指從 DC 至完整奈奎斯特頻寬 (取樣率的一半) 的基本與最大諧波或非諧波相關探針之間的振幅比。在頻譜分析儀的任何頻率分類 (spur) 中,或來自傅利葉轉換,以 dBc 表示的類比訊號。
下圖說明了 SFDR 的量測方式。
範例
NI 9250 指定了 138 dBF 的非諧波 SFDR。
另請參閱
IEPE 激發電流
這是模組提供給 IEPE 感測器的激發電流。可在軟體中開啟或關閉。
範例
NI 9232 指定一般的激發電流為 4.25 mA。
IEPE 激發電壓
這是 IEPE 電路在維持穩定電流供應時所能承受的電壓降。
範例
NI 9232 指定 IEPE 激發電壓 (以限制電壓為準) 最低 22 V,可透過軟體啟用或停用。
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平整度
通頻內的訊號會有頻率相關的增益或衰減。與參考頻率相關的增益變化小量,稱為通帶平度。
範例
NI 9250 指定平度最高 0.03 dB,從 DC 到 20 kHz。這表示,在 DC 與 20 kHz 的訊號之間的最大變化最高為 0.03 dB。
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通道對通道相位不匹配
通道對通道相位不匹配 (Channel-to-channel phase mismatch) 定義任何特定通道相對於參考通道的相位差。其指定為輸入頻率的函式。
範例
NI 9250 指定通道對通道的增益不匹配,最多能達到 * 0.035°,此處的精確度為 kHz。舉例來說,如果輸入訊號頻率為 2 kHz,則相位差距上限在一個通道與其他任何通道之間為 0.07°。
互調失真 (IMD)
IMD 是另一項因模組非線性度所造成的失真量測值。IMD 通常用於量測模組在接近模組或量測系統的高頻率限制時的失真。如果輸入至模組的訊號為多音調訊號,模組中的非線性度將造成音調混合,並在頻譜中產生不良的新音調。這些新訊號的準位由 IMD 定義。
範例
NI 9250 針對 -101 dB (SMTPE 60 Hz + 7 kHz) 與 -103 dB (CCIF 14 kHz + 15 kHz) 兩種標準進行互調失真。
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輸入頻寬
輸入頻寬通常也稱為 -3 dB 頻寬,即訊號強度低於 DC 訊號強度的頻率 3 dB。-3dB 是指定產品輸入頻寬的業界標準。
範例
NI 9224 指定輸入頻寬為 1.3 kHz。如果輸入至模組的訊號是 1 VDC,則模組會量測 1 VDC。如果輸入至模組的訊號為頻率為 1.3 kHz 的 1 Vpk,則訊號強度將為 0.707 Vpk。
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LSB 重量或調整係數
這是調整係數,若乘以程式碼中的 ADC 輸出,即可得出工程單位。只有在讀取原始 ADC 程式碼時才需要了解這項調整,否則可忽略這一點,因為在讀取校準模式時,會從程式碼擴充至工程單位。
範例
NI 9244 指定了 118,911 nV/LSB 的調整係數。此為指定的全幅輸入電壓 997.5 Vpk。以正向全幅輸入驅動 NI 9244 時,ADC 程式碼將是 8,388,608,也就是 2^23;ADC 程式碼在這裡將提高至 23 的功率,而不是 24 的功率,因為模組會執行內部軟體操作,以將其中一個 24 位元當做訊號位元。因此,8,388,608 x 118,911 nV/LSB = 997.5 Vpk ; 同樣地,當輸入為負的全幅時,ADC 程式碼將為 -8,388,608 x 118,911 nV/LSB = -997.5 Vpk
增益與偏移誤差
增益與偏移漂移可根據溫度定義增益與偏移誤差的變化量。其定義通常是每 Celsius 度的變化。
範例
NI 9224 的增益漂移是 ±17 ppm/°C,偏移漂移則是 21 μV/°C。這表示,典型的機板的增益誤差會在每摄氏度變化 17 ppm,而偏移誤差則會在每摄氏度變化 21 μV。增益漂移僅適用於一般規格,且位於 ±5 °C 的範圍外。
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相位非線性度
在線性相位系統中,理想情況下,訊號的相位與頻率會具有線性關係。這表示,所有頻率的輸入訊號都會透過相同的時間延遲系統。相位非線性表示相位頻率函數與理想值的偏差程度。
範例
NI 9239 指定相位非線性度最高 0.11°。這表示,理想的線性頻率相位 CURVE 可預期的最大誤差為 0.11°。
總諧波失真 (THD)
在理想的系統中,正弦波的快速傅立葉轉換 (FFT) 會在特定頻率下產生單一峰值。然而在實際的系統中,若存在非線性度與雜訊,就會產生瑕疵。當特定頻率的 f1 訊號通過非線性系統時,輸出包含 f1 及其諧波。
諧波失真是量測訊號諧波中相對於基本功率的功率。整諧波失真 (THD) 是頻譜中所有諧波相對於基本功率的功率加總量測值。其定義為功率比或百分比比。
以功率比表示:
PTHD 代表整個諧波失真的功率,P fund 則是以 dB 為單位的基本訊號功率,P harm 則是以 dB 的諧波總功率。
以百分比表示:
VkN 為 N 的諧波振幅,而 V fund 則為基本訊號振幅。
範例
NI 9223 指定 -85 dB 的 THD,其中 1 KHz 的 20 Vpp 訊號是測試訊號。這表示,1kHz 時的基本音調與所有諧波總和之間的功率差等於 -85 dB。
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熱電偶子系統規格
冷點補償 (CJC) 感測器準確度
熱電偶本身仰賴在兩種不同金屬交集時存在電位的原理。由於熱電偶的每個端與量測系統 (接線板、接線板) 之間的接點,也會為熱電偶電壓增添電位差。使用內建的 CJC 感測器量測熱電偶與量測系統之間的溫度,以補償此一問題。CJC 感測器準確度是僅限於 CJC 感測器的準確度規格。
範例
NI 9212 針對兩種類型支援的接頭指定 CJC 準確度。熱電偶的公佈總準確度會考量到 CJC 準確度,如 NI 9212 資料表的表 1 所示。
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輸入開放熱電偶偵測 (OTD) 偏壓電流,或輸入開放熱電偶偵測 (OTD) 輸入電流
開放式熱電偶偵測 (OTD) 電路可用來偵測熱電偶損壞或熱電偶錯誤。OTD 電路會在連接量測裝置時,透過將電流注入至熱電偶並讀回電壓的方式,偵測可能具有開放點的熱電偶。如果熱電偶接點是開路,就會傳回相當高的電壓值。注入至熱電偶的電流即為輸入的 OTD 偏壓電流。在某些系統中,可透過程式設計方式輪詢 OTD 狀態,以防止非預期的讀取值。
範例
NI 9212 指定在 23 °C ±5 °C 時,輸入 OTD 偏壓電流為 37.4 nA。舉例來說,如果熱電偶的來源阻抗為 0.5 Ω,那麼 OTD 偏壓電流就會產生額外的 18.7 nV 誤差。
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輸入開放式熱電偶偵測 (OTD) 偏壓電流漂移
開放式熱電偶偵測 (OTD) 電路可用來偵測熱電偶損壞或熱電偶錯誤。輸入 OTD 偏壓電流漂移定義輸入 OTD 偏壓電流漂移的溫度變化程度。其定義通常是每 Celsius 度的變化。
範例
NI 9212 的輸入 OTD 偏壓電流漂移指定值為最高 ±12 pA/°C。此值正規化為 23 °C
舉例來說,如果熱電偶的來源阻抗為 0.5 Ω,且模組的作業環境溫度為 43 °C,則可能會產生 20 x ±12 pA/°C x 0.5 Ω = 120 pV 的額外誤差。
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開放熱電偶偵測 (OTD) 的訊號源阻抗偏移誤差
開放式熱電偶偵測 (OTD) 電路可用來偵測熱電偶損壞或熱電偶錯誤。使用 OTD 進行訊號源阻抗所造成的偏移誤差,是將輸入 OTD 偏壓電流正規化為 1 Ω。
範例
在 23 °C ± 5 °C 時,使用 OTD 來源阻抗所造成的偏移誤差會隨附每 Ω 37.4 nV。舉例來說,如果熱電偶的來源阻抗為 0.5 Ω,那麼 OTD 偏壓電流可能會產生額外的 18.7 nV 誤差。
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開啟/關閉 OTD 時開啟熱電偶趨穩時間
開放式熱電偶偵測 (OTD) 電路可用來偵測熱電偶損壞或熱電偶錯誤。在 NI 9214 等模組中,可透過軟體開啟與關閉 OTD 設定。
開啟/關閉 OTD 時的開放熱電偶趨穩時間,是建議在啟用或關閉 OTD 電路後等待溫度量測前的時間長度。
範例
NI 9214 指定開放式熱電偶趨穩時間為 6 秒,建議在開啟或關閉 OTD 後進行溫度量測。
另請參閱
開放式熱電偶趨穩時間
開放式熱電偶偵測 (OTD) 電路可用來偵測熱電偶損壞或熱電偶錯誤。OTD 趨穩時間是模組在偵測開放熱電偶之前所需的時間長度。
在多數模組中,這個數字太小,無法指定,但在數字較高時,該數值就會指定。
範例
NI 9212 的開放式熱電偶趨穩時間為 0.75 秒。如果熱電偶是開啟的,模組會在 0.75 秒內偵測到熱電偶。
另請參閱
量測靈敏度
量測靈敏度代表量測感測器可偵測到的最低溫度變化。其適用於熱電偶,確切值則取決於熱電偶類型。這種方式類似於 LSB 重量規格,其中電壓輸入模組可偵測到的最小電壓變化。
範例
在以高速模式運作時,NI 9212 指定 J、K、T 與 E 型熱電偶的量測靈敏度為 0.05 °C。這表示,使用這些熱電偶類型時可偵測到溫度的最小變化為 0.05 °C。
另請參閱
溫度量測範圍
這個範圍指定了模組能以保證準確度量測的最高與最低溫度。
範例
NI 9214 的溫度量測範圍指定可涵蓋美國國家標準與技術研究所 (NIST) 針對所有支援熱電偶類型 (J、K、T、E N、B、R、S) 所定義的完整溫度範圍。舉例來說,NI 9214 可針對 K 型溫度範圍進行量測:-270 °C 至 1260 °C。
另請參閱
熱電偶類型
定義可搭配模組使用的熱電偶類型。熱電偶類型均經過標準化處理,並依照文字型別來識別,每種熱電偶類型均由特定化學成分組成,且每種熱電偶類型均適合在特定溫度範圍內進行量測。
範例
NI 9212 可搭配 J、K、T、E、N、R、S 與 B 等熱電偶使用。
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數位子系統規格
數位輸入
輸入電流、輸入高電流 (IIH) 或輸入低電流 (IIL)
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,但實務上並無法達成此一目標。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。在量測高電壓準位時汲取的電流量是輸入的高電流,同樣地,在量測低電壓準位時汲取的電流量也是輸入的低電流。請務必確保受測數位訊號能夠承受指定的電流值。視模組而定,此規格可列出為輸入電流、IIH、IIL,或以數位邏輯準位列出為汲極與/或源極電流。
範例
NI 9403 會在 0 V ≤Vin ≤5 V 時汲極或汲極,最高可達 250 μA。NI 9402 會在 Vin = 0 V 時供應,最高可達 55 μA,在 Vin = 4.5 V 時供應,最高可達 150 μA。
NI 9426 會在 OFF 狀態下供應最高 150 μA,或是在 ON 狀態下供應至少 330 μA。這適用於所有數位通道。
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輸入電容
當 NI 模組的輸入電路涉及超過一般的下拉電阻器時,可以使用輸入電容來判斷輸入阻抗。需要輸入阻抗才能判斷驅動模組輸入所需的電流量,並且可透過下列公式來計算:
其中：
Vcc 是驅動 NI 9401 的電路所提供的電壓
fIn 為驅動 NI 9401 的使用者電路提供電壓的頻率
C(9401) 是手冊中指定的輸入電容
C連接線是所使用的連接線電容
I(9401) 是 NI 9401 的輸入電流
範例
NI 9401 指定了 30 pF 的輸入電容。由於 NI 9401 提供的訊號類型是 DIO TTL,因此,阻抗通常不會影響這類型的應用。反之,電流驅動就是驅動規格,使用上述公式即可計算出。
舉例來說,在 10 kHz 時提供 2.2 V 訊號時,驅動輸入所需的必要電流為 Iinput=[2.2 V x 500 kHz x (30 pF + 1000 pF)+ 250mA] = 251.133 mA。
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輸入阻抗或輸入電阻
輸入阻抗是量測輸入電路阻絕電流流經數位輸入 COM 的方式。某些模組會將此規格分為輸入電阻與輸入電容。這些模組並沒有線性 I/V CURVE 特性,因此可針對所有電壓提供單一電阻值。由於阻抗是電壓的主要功能,有些模組並未指定輸入阻抗,但會在特定電壓下提供預期的電流。
範例
NI 9402 指定至少 49 kΩ 的輸入電阻。
同時,NI 9426 指定了輸入阻抗 30 kΩ,容許度為 ±5%。感測器輸出與 NI 模組輸入的串聯組合,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,NI 模組所量測的電壓是感測器的輸出電壓,乘以輸入阻抗與 NI 模組輸入與感測器輸出阻抗總和的比率。這個範例的感測器輸出阻抗會是 150 Ω。
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 20 kΩ) 的情況。若將 NI 模組連接至具有極高輸出阻抗的感測器,則感測器的 5 V 額定輸出會讀取為 3.00 V。
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輸入上升時間、輸入下降時間或輸入上升/下降時間
理論上,當數位訊號從低訊號轉換為高訊號時,就會瞬間發生。然而,訊號在高準位和低準位之間切換需要時間。上升時間 (rise time) 是指訊號在低準位與高準位之間切換時,電壓從 20% 上升到 80% 所需的時間。下降時間 (tfall) 則是指訊號在低準位與高準位之間切換時,電壓從 80% 下降到 20% 所需的時間。
範例
NI 9401 指定最高 500 ns 的輸入上升/下降時間。這表示,讀取從低 TTL 轉換為高 TTL 的訊號時,最多需要 500 ns 才能從 0.525 V 轉換為 4.725 V。
設定時間
設定時間是指輸入訊號必須保持穩定的時間,直到模組為 NI 模組的讀取時脈,才能取得準確的量測值。若輸入訊號不保持穩定,或在指定的電壓臨界上限和下限內,則在這段期間內可能會量測錯誤的資料。
範例
NI 9403 指定至少 10 ns 的設定時間。這表示輸入高訊號必須在 2.2 V 到 5.25 V 之間保持至少 10 ns 的時間,才能開始讀取 NI 9403,才能準確量測數位邏輯準位。由於 NI 9403 的保持時間也是 60 ns,所以訊號必須保持穩定至少 70 ns。
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維持時間
保持時間是從 NI 模組啟動讀取作業後,輸入訊號必須保持穩定的時間長度。若輸入訊號不保持穩定,或在指定的電壓臨界上限和下限內,則在這段期間內可能會量測錯誤的資料。
範例
NI 9403 指定最小 60 ns 的保持時間。這表示,在進行 NI 9403 讀取作業後,訊號必須保持穩定至少 60 ns,才能準確量測數位邏輯準位。由於 NI 9403 的設定時間也是 10 ns,所以訊號必須保持穩定至少 70 ns。
另請參閱
磁滯
磁滯定義 NI 模組識別移轉時必須發生的電流與電壓準位變化。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。此規格說明電壓準位在低於 ON 狀態電壓準位或高於 OFF 狀態電壓準位之前,在再次進入不確定狀態之前,電壓準位會發生多大的變化。磁滯規格的電流元件,定義指定電流位準的類似行為。
範例
NI 9425 指定了至少 2 V 的磁滯。這表示,如果訊號從 6 V 轉換為 4.5 V (即 1.5 V 的變化),即使邏輯準位本身從不確定轉換為 OFF 狀態,訊號仍會處於不確定狀態。如果訊號從 6 V 轉換為 4 V (即 2 V 的變化),就會進入 OFF 狀態。60 μA 的電流最小規定必須符合與輸入電壓直接相關的輸入電流。
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輸入延遲時間
輸入延遲時間是指訊號從模組的輸入針腳傳播到 15 針腳 DSUB 的機箱或控制器連接的所需時間。就輸入電壓而言,輸入延遲時間是指通道間的電壓必須保持在開/關 (On) 或關 (Off) 等級,才能將通道從開/關 (On) 改為關 (Off),或是從開/關 (Off) 改為開 (On)。在判斷應用的訊號傳輸率時,也應考慮到這項規格,因為輸入延遲時間可能比允許的訊號轉換時間更長。
範例
NI 9411 指定最高 500 ns 的輸入延遲時間。因此訊號傳播需要 500 ns。這表示訊號必須保持穩定至少 500 ns,才能準確量測數位邏輯準位。
另請參閱
數位輸出
開機輸出狀態
開機輸出狀態會指定開啟 NI 模組時的輸出通道預設狀態 (開機或關機)。
範例
NI 9476 開機輸出狀態為「通道關閉」。也就是說,開機後的輸出通道預設會處於 OFF 狀態。
另請參閱
輸出高電壓 (VOH) 或輸出低電壓 (VOL) 或輸出電壓
產生邏輯高或邏輯低時,可預期輸出訊號的作業電壓範圍。輸出電壓通常也會指定模組可汲取並維持高或低輸出電壓的電流量。
範例
NI 9402 規定,高電壓的最大電壓輸出是 3.4 V。針對低電壓,VOL 會指定模組可汲極 2 mA,輸出最高可達 0.3 V。
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輸出延遲時間
輸出延遲時間是指跨通道電壓在將通道從開啟變更為關閉,或從關閉變更為開啟所需的時間。這個時間也包含機箱連接到模組輸出針腳的傳播時間。此規格的定義是以最大電流驅動與電壓輸出範圍為全負載。決定應用的訊號更新率時,也應考慮到這項規格,因為輸出延遲時間可能比允許的訊號轉換時間更長。
範例
NI 9472 指定完整負載時的輸出延遲時間最大 100 μs。這表示,使用 30 V 的電壓範圍時,最大連續輸出電流 0.75 A,訊號最多需要 100 微秒才能傳播至模組前端。
另請參閱
每個通道的連續輸出電流
連續輸出電流是指每個通道在不超出指定的作業條件範圍的情況下可供應的電流量;這可能包括模組關機或損壞。查看特定模組的資料表,以判斷模組的行為。
範例
NI 9472 指定每個通道的連續輸出電流為 0.75 A。如果每個通道供應超過 0.75 A,NI 9472 會指定下列行為:
每個通道的切換輸出電流
切換輸出電流是指每個通道能以特定輸出頻率、最大工作週期與 2 公尺的接線供應的電流量。此規格適用於 NI 9478。
範例
NI 9478 指定單一通道的切換輸出電流最高 4 A,輸出頻率為 10 kHz。在開啟一個通道時,以較高的頻率輸出 20 kHz 時,最大值為 3.33 A。
輸出電阻
輸出電阻是 NI 模組輸入阻抗的電阻成分。在下圖中,輸出阻抗為 50 Ω。匹配特性阻抗可改善訊號損耗與反射。
範例
NI 9402 指定輸出電阻至少為 49 Ω。這樣一來,即可將 BNC 連接線的特性阻抗匹配至 50 Ω,以確保最佳的訊號完整性。
另請參閱
輸出阻抗
輸出阻抗 (R0) 是有效串聯數位輸出通道的阻抗。輸出阻抗低,可讓更多產生的電壓掉落於負載中。請務必考量輸出阻抗,以確保達到所需的電壓準位。輸出阻抗與輸出電流可用來判斷預期的輸出電壓。
範例
NI 9475 指定輸出阻抗最高 0.14 Ω。使用下列公式,最大連續輸出電流為 1 A,外接電源供應器則為 60 VDC:
V子 - (I0 x R0)
此用途的最小輸出電壓可計算為 59.86 V。
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通道對通道歪曲
通道對通道歪曲是第一個輸出通道更新與上一個輸出通道更新之間的時間。這是 2 個會同時更新的通道之間的時間延遲。這是讀取或輸出同時間上升緣或下降緣時,單一通道與另一個通道之間的時間差。
範例
NI 9403 指定通道對通道偏移最高 265 ns,也就是說,兩個同時移轉的通道之間可能會有高達 265 ns 的延遲。無法避免此模組的輸出通道偏移。NI 9401 適用於需要更嚴格地控制偏移的應用。9401 的最大通道對通道歪曲為 100 ns,等於最大的更新率。
輸出電壓
輸出電壓定義 NI 模組可在其輸出通道上提供的電壓範圍。針對這些 NI 模組,輸出電壓的定義是輸出阻抗、輸出電流,以及外部電源供應器電壓範圍。
V子 - (I0 * R0)
範例
使用 36 V DC 供應電壓時,NI 9476 的輸出阻抗最大值為 0.3Ω,而連續輸出電流最大值為 200 mA。因此,在全負載下,最大輸出電壓會是 35.94 V。
另請參閱
模組輸出電流
模組在不進入過電流狀態的情況下,可從所有輸入/輸出通道驅動的最大保證電流。
範例
NI 9403 指定模組輸出電流最高 64 mA。每個模組有 32 個通道,最高可供應 2 mA 的電源。如果透過輸出通道汲取更多電流,模組就會進入過電流狀態,在此狀態下,模組會將所有 DIO 通道三重狀態,持續約 280 ms。至移除過電流條件為止,模組會繼續保持過電流狀態。
另請參閱
外部電源供應電壓範圍
外部電源供應器電壓範圍 (Vsup 或 Vsup-to-COM) 定義 DC 電源供應器的可接受電壓範圍。
範例
NI 9476 定義的外部電源供應器電壓範圍是 6 V DC 至 36 V DC。部分 NI 模組 (例如 NI 9411) 會於外部電源供應器部分提供這項資訊。
另請參閱
Vsup 電流消耗
Vsup 電流消耗指定使用者外部電源供應器所需的最大電流量。
範例
NI 9476 將 Vsup 電流消耗定義為 28 mA。這表示,用於 NI 9476 的外部電源供應器必須能提供高達 28 mA 的電流。
另請參閱
一般數位
數位開機線方向
針對雙向模組,數位開機線路方向會指定在開機時的通道預設為輸入或輸出。
範例
開機時,NI 9403 通道會預設為輸入通道。
最大訊號切換頻率或最大 I/O 切換頻率
切換頻率就是模組電路的更新速度。這表示,如果模組超出切換頻率的速度,可能會錯過高低或低高轉換。此規格適用於使用 CompactRIO 機箱的應用。視工作週期與所需的速率而定,加快設計速度可能會有效,但 NI 並不保證這些限制,且需要使用者驗證最終設計。切換頻率是指定的每個通道,因為它與電路的更新能力息息相關。
範例
NI 9401 使用 8 個輸出通道時,可達到 5 MHz 的切換頻率。這表示,所有 8 個通道的輸出每 0.2 μs 就會更新一次。
另請參閱
輸入/輸出類型
輸入/輸出類型用於定義 NI 模組相容的邏輯訊號類型、訊號終止方式,以及線路汲極還是來源電流。汲極 (Sinking) 與源極 (Sourcing) 為負載中的直流電控制方式。
汲極 DIO 可透過接地連接負載。
源極 DIO 為負載提供電壓來源。
TTL (電晶體-電晶體-邏輯) 與 LVTTL (低電壓電晶體-電晶體邏輯) 訊號必須符合既定的規格才能與標準相容。這些 NI 模組都是汲極/源極模組。
- TTL 訊號的電壓範圍是 0 V 到 5 V。
- LVTTL 訊號的電壓範圍為 0 V 至 3.3 V。
差動與單端點,決定 NI 模組可量測的訊號類型。
- 差動輸入數位通道可量測差動訊號,例如差動編碼器與 LVDS 訊號。
- 單端點數位通道無法量測差動訊號。
範例
NI 9403 將輸入/輸出類型定義為 TTL、單端點。這表示此模組與差動訊號不相容,但可量測/輸出與 TTL 相容的 5 V 訊號。由於是 TTL 模組,因此具有汲極輸入與源極輸出。
另請參閱
更新/轉移時間或最高更新率
更新/傳輸時間是軟體讀取 NI 模組資料或將資料寫入 NI 模組所需的最大時間。請注意,視硬體而定,例如 NI 9775。
範例
NI 9403 的更新/傳輸時間為 7 μs。根據奈奎斯特定理,這表示 NI 9403 最多能以 14 微秒為單週期收集一個訊號。
另請參閱
I/O 脈寬失真
I/O 脈寬失真是 NI 模組輸入/輸出通道之間的最大既有偏移。
範例
NI 9401 指定 I/O 脈寬失真為 10 ns。也就是說,即使管理所有時序誤差來源,兩個訊號之間仍有 10 ns 的偏移。
另請參閱
電容驅動
電容驅動可定義使用者負載的最大電容,確保模組不會消耗超過可用的電流。
範例
NI 9381 指定 100 pF 的電容驅動。
傳播延遲
傳播延遲是指輸入或輸出訊號在背板與 I/O 接頭之間傳播的所需時間,不包含接線所造成的任何額外延遲。輸入或輸出訊號的有效時間可能是寫入 NI 模組後的時間。
範例
NI 9402 的最大傳播延遲為 55 ns,而典型的傳播延遲則為 18 ns。
另請參閱
方向變換時間
方向變更時間指定從輸入變更線路方向到輸出,或從輸出變更輸入的最長時間。
範例
NI 9403 的最大方向變換時間為 18 μs。這表示,將輸入通道改為輸出通道 (反之亦然),最多需要 18 μs 才能取得有效資料。
另請參閱
輸入高電流 (IIH) 或輸入低電流 (IIL)
在理想情況下,裝置的輸入阻抗是無限大的,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 模組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。此規格也可列於輸入與輸出電壓下。
範例
NI 9402 會在 Vin = 0 V 時汲極最高 100 μA,在 Vin = 5.25 V 時供應最高 100 μA。這適用於所有數位通道。
輸入高電壓 (VIH)、輸入低電壓 (VIL) 或輸入電壓
建議的作業電壓範圍是輸入訊號記錄邏輯高或邏輯低的範圍。
範例
NI 9401 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 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 VIH 或 VIL 時,也會發生不確定範圍。
另請參閱
輸出高電流 (IOH) 或輸出低電流 (IOL)
輸出高值或低值時,數個 NI 模組的額定電壓為 0 V 與 5 V。然而,若連接相對低阻抗負載,就會產生較高的電流需求,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
NI 9401 可供應或汲取電流,取決於是否為針腳寫入高值或低值。供應與汲取電流的最大值為每個通道 2 mA 或 100 μA,這取決於輸出低與輸出高。電流離開裝置 (源極) 時,該電流表示為 -2 mA。電流進入裝置 (汲極) 時,電流會顯示為 +2 mA。
另請參閱
I/O 保護或過電壓保護
個別的數位通道均具有專用的 I/O 防護,可避免靜電放電 (ESD) 與過電壓的情況。為了提高裝置安全性,所有數位通道皆可共用第二層保護功能。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。若在這樣的電壓準位下繼續使用,就會降低模組的使用壽命。
範例
NI 9401 一次的通道與 COM 針腳之間,皆具備 ±30 V 的過電壓保護。也就是說,每條線路都能個別安全地處理高達 ±30 V 的過電壓,但一次不得超過一個線路的額定電壓輸入值。
另請參閱
短路保護
短路保護定義在短路狀態下,NI 模組的保護將在何種條件下啟動。每個模組都會指定數位通道的響應與電壓或電流臨界值,以觸發短路保護電路 (此狀態稱為短路狀態)。
範例
NI 9476 規範,當通道短路至 COM 或高達外部電源供應器電壓值的電壓時,短路保護會無限時間使用。這表示,如果數位線路意外短路至 COM,通道就會關閉並開啟,直到短路消除,或電流回到可接受的低準位為止。NI 9476 的每個通道都會有一個狀態行,用於在軟體中指出該通道是否處於過電流狀態。
其他規格
校準
就像所有測試與量測設備一樣,要確保模組在特定準確度設定內運作,就必須執行例行校準。模組具備某些程度的自我發熱功能,因此在進行任何量測之前,請務必先等到指定的暖機時間,以確保溫度達到穩定。暖機完成後,建議先執行自我校準 (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
NI 9212 的暖機時間是 15 分鐘,校準週期則是 1 年。一年使用後,NI 建議將模組寄出以進行認證校準。
另請參閱
環境規格
這些規格說明了模組保證能在哪些條件下運作。機箱、控制器與背板等級分別定,因此,請確認系統中的所有元件皆符合您環境的規格。
範例
NI 9250 的作業溫度範圍為 -40 °C 至 70 °C,且最高海拔為 5,000 公尺。
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,請造訪 ni.com/environment。
危險環境認證
危險環境是指大氣周圍環境中可能含有易燃性或易爆物質的環境。在北美洲,此類別說明易燃物質的性質 (例如氣體、灰塵等)、危險物質可能存在於何種條件下 (正常或異常),而此類別則說明所存在的特定物質類型 (例如乙烯、氢等)。如需在危險環境操作的注意事項,請參閱您的模組使用手冊或入門指南。
範例
NI 9250 經過多個地點的認證,尤其是 UL Class I, Division 2, Group A 與 IECEx IIC。以上 2 項認證皆適用於可能含乙烯氣體的環境。
另請參閱
MTBF
中等無故障時間 (MTBF) 是可維修產品在無故障事件之間的平均時間。這是物品所有零件在特定條件下在特定量測間隔內,在其指定的限制內執行作業的平均生命單位數。MTBF 是一種統計評估方式,常用於計算產品在已定義環境中運作期間的成功 (可靠性) 或故障機率。
另請參閱
物理特性
在購買模組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。物理特性也會說明端點連接的接線需求。
另請參閱
產品平面圖
電力需求
請務必了解系統的電力需求,以利供應適當的電量。本節所列的數值適用於一般用途,且不列出若模組使用超出規格所能得到的最大功率。NI 銷售符合建議規格的電源供應器,但您可視需要使用第三方或客制電源供應器。確保您的電源供應器適合您的環境,在危險或嚴苛的環境下尤其如此。部分 C 系列模組有與背板分開的額外電力需求。
範例
在有效模式下,NI 9250 的機箱消耗電量最高可達 0.96 W。
另請參閱
安全性、電磁相容性、CE 規範
C 系列模組經過測試,且符合我們規格手冊的 3 部分所列的多項標準。如需任何標準的詳細資訊,請造訪 ni.com/certifications。
範例
您可以使用認證搜尋功能查看 NI 9212 的規範規格: NI 9212 - 產品認證 - NI
安全電壓 – 隔離
隔離規格適用於模組在接地與針腳之間的處理作業。連接至 C 系列模組的等級為不同的電壓類別。量測類別 CAT O (先前稱為量測類別 CAT I),適用於量測負載、裝置或 Circuits (未直接連接至主電路),且皆為隔離。量測類別 CAT II 適用於可連接至主機或未與主機隔離的量測作業。C 系列模組的安全電壓等級適用於特定連接點 (例如 RS-485 序列埠等),因此能在任何機箱中使用具高電壓等級的模組。
範例
在 NI 9250 上,透過通道對接地安全連接最高 30 V (量測類別 I) 的電壓。
另請參閱
安全電壓 – 過電壓
過電壓規格適用於模組在針腳之間的處理效能。連接至 C 系列模組的等級為不同的電壓類別。量測類別 CAT O (先前稱為量測類別 CAT I),適用於量測負載、裝置或 Circuits (未直接連接至主電路),且皆為隔離。量測類別 CAT II 適用於可連接至主機或未與主機隔離的量測作業。C 系列模組的安全電壓等級適用於特定連接點 (例如 RS-485 序列埠等),因此能在任何機箱中使用具高電壓等級的模組。
範例
NI 9215 搭載 BNC,可透過 AI+ 對 AI 安全連接最高 30 V。
衝擊與振動
C 系列模組均經過特定的工業級標準測試,以確保在承受衝擊與振動的規格範圍內,都能達到符合規格的準確度與裝置完整性。請務必不要超過這些指定值,以確保模組的運作正確無誤。所有 C 系列模組以及 cRIO 與 cDAQ 機箱均經過相同的衝擊與振動標準測試。不過,若要符合這些規格,可能必須遵循特定的安裝或連接程序,這些程序會在機箱的使用手冊中說明。
範例
為了符合 NI 9250 的衝擊與振動規格,您必須將系統固定在面板上。
散熱
這就是在最壞情況下耗散的電量。包括模組輸入電壓超出建議輸入電壓 (過電壓) 的情況。
範例
當模組處於有效模式時,NI 9250 可於 70 °C 時發熱,最高 1.30 W。換句話說,當模組已準備就緒以取得資料、取得資料或目前處於故障狀態時,模組的消耗量將高達 1.30 W。
暖機時間
部分 ADC 對溫度變化非常敏感。只要讓模組達到穩定狀態溫度,就能降低這種靈敏度,並且量測更準確的讀數。
範例
NI 9212 的暖機時間為 15 分鐘。這表示,建議在模組啟動後等待 15 分鐘,開始使用模組進行量測,以確保準確度最佳化。