NI PXI定时与同步设计优势

2012-03-22 14:36:23来源: 互联网
概览

  PXI定时和同步模块利用触发总线、星形触发以及PXI的系统参考时钟来实现高级的多设备同步。 通过共享定时和同步,可大大提高测量精度,实现高级触发方案,或者将多个设备同步作为一台整体设备运行,适用于需要极高通道数的应用。 NI提供PXI定时和同步产品系列,是测试和测量产品的唯一主要供应商。 该产品集涵盖了从低成本的解决方案,到业界最高性能的PXI Express定时和同步模块NI PXIe-6674T,为众多不同的应用提供了同步优势。

  

 

  表1. NI PXI定时与同步产品集

  运用多种NI PXI定时和同步模块,您可以:

  •控制PXI触发总线和PXI星形触发线

  •生成具有高度稳定性的OCXO PXI系统参考时钟(CLK10)

  •生成高精度DDS时钟

  •使PXI仪器与GPIB、VXI和其它仪器同步

  •同步多个PXI机箱

  PXI和PXI Express机箱的定时与同步

  NI为PXI和PXI Express机箱提供了定时和同步解决方案。 最新的PXI Express对PXI平台进行了改革,在保留向后兼容的同时,针对测量I/O设备,提供了比PXI-1更强大的同步功能。 PXI Express保留了原始的PXI规范中的10 MHz背板时钟,以及单端PXI触发总线和长度匹配的PXI星形触发信号。 PXI Express还在背板上增加了100 MHz差分时钟和差分星形触发,提供增强的抗噪音能力和业界领先的同步精度(分别为250 ps和500 ps的模块间延迟差)。 NI定时和同步模块充分利用PXI和PXI Express机箱中的高级定时和触发技术优势。

  

 

  图1. PXI机箱定时与同步特性

基于信号与时间的同步

  NI PXI定时和同步模块搭配基于信号和基于时间两种不同类型的同步架构,帮助您在开发应用程序时,实现灵活性与自定制,满足对于不同性能的需求。

  

 

  图2. 基于信号和基于时间的同步架构的性能

  借助于NI PXI基于信号的定时和同步架构,时钟和触发器在子系统之间实际连接在一起。 这通常会产生最高的同步精度。 然而,若超过某些子系统连接电缆的长度(约200米),由于时钟偏移和时钟漂移的因素,则无法实现最佳的性能 。

  如果同步机箱之间所需的距离太长,电缆无法稳定传输时钟和触发信号,您就需要使用基于时间的同步架构。 借助于NI PXI定时和同步解决方案,您可以采用绝对时间参考协议,如IEEE 1588、GPS和IRIG-B来实现长距离的同步。

  振荡器选项

  借助于PXI平台中内置的定时和同步功能,您可以在背板上分配10 MHz和/或100 MHz系统参考时钟,从而实现PXI机箱内跨模块的同步。 同样地,您可以在机箱背板之间分配10 MHz参考时钟,以同步多个PXI机箱中的模块。 本系统参考时钟是由机箱背板上的独立的振荡器频率源驱动的。 没有振荡器可以完全生成指定的频率,主要的时钟误差来源于精确性,稳定性以及抖动。 对于NI PXI Express机箱,该振荡器可以精确到25 ppm。 将NI PXI定时和同步模块和恒温器控制的晶体振荡器(OCXO)插入机箱的系统定时插槽,用户可以用精确到50 ppb的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。 此外,如果插入NI PXI定时和同步模块与温度补偿晶体振荡器(TCXO),用户可以用精确到1 ppm的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。

  

 

  图3. 带有OCXO的NI PXIe-6674T—业界最高性能的PXI定时和同步模块

  借助于NI PXI定时和同步模块,您可以在多个PXI设备之间共享一个精确时钟源,用来改善整体系统时钟误差。 如果您在系统定时插槽中安装了具有低时钟误差的PXI模块,如带有OCXO或TCXO的模块,带有锁相环(PLL)电路的PXI模块就可以利用插槽中的高精度时钟的优势。 将PXI 10 MHz参考时钟调整至NI PXI OCXO频率源,可以将不确定性降低至0.5Hz。 将PXI 10 MHz参考时钟调整至NI PXI TCXO频率源,可以将不确定性降低至10 Hz。

NI-TClk

  对于需要同步高速PXI模块化仪器的应用,分配必要的时钟和触发器来实现同步具有一定挑战性,因为偏移和抖动会造成延迟和时间上的不确定性。

  NI-TClk technology is designed to:针对同步,NI创造了一种正在申请专利的方法 ,这样,另一个信号时钟域就可以用来统一采样时钟和触发器的分配和接收,这就称为NI-TClk。 NI-TClk技术可以用来:

  • 统一最初没有统一的采样时钟(尽管它们被锁相到10 MHz参考时钟)

  • 启动同步设备的准确触发

  灵活的NI-TCLK技术适用于以下案例:

  • 高速模块化仪器与采样时钟或参考时钟的同步

  • 从单一的PXI机箱同步扩展至多个PXI机箱,使用系统定时模块应对高通道系统

  • 同种和异种同步—设备采用内部或外部采样时钟,在相同或不同的采样率下运行

  即买即用的NI-TClk技术提高了PXI模块化仪器的同步性能。 主要软件组件由3个无需参数设置的LabVIEW VIs/C函数组成。 NI-TCLK架构可以提供同步的设备,每个设备之间至多含有1 ns的偏移。 通常的偏移范围为200 ps至500 ps。 手动校准每台设备上的采样时钟可将设备之间的偏移率降低至30 ps。

  

 

  图4. 必要的NI-TClk函数

关键字:NI  PXI  定时  同步设计

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0322/article_15334.html
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