NI M系列DAQ中使用的新技術(shù)

　　傳統上，使用RTSI總線(xiàn)來(lái)同步設備將使每個(gè)設備的最大時(shí)鐘頻率速率限制在10 MHz上。采用NI-STC 2技術(shù)的M系列設備中都有一個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，它可以讓系統中的每個(gè)設備將自身的80MHz基頻同步到10MHz主頻上。有了這項技術(shù)，所有設備不僅可 以同步到同一個(gè)主頻上，還可以利用板上所生成的更快的80MHz定時(shí)信號。

　　圖 3 M系列設備生成一個(gè)板上80MHz頻率與一個(gè)PLL，以同步多個(gè)設備

　　NI-MCal技術(shù) – 校準和線(xiàn)性化方法

　　ADC以及可編程放大器等電子元件，都具有非線(xiàn)性特征以及由于時(shí)間和溫度影響而引起的漂移。要補償這些固有誤差，就需要設備的自校準。老式的數據采 集設備使用板上的精確參考電壓，在某個(gè)測量范圍內進(jìn)行兩點(diǎn)式修正。這種方法無(wú)法避免ADC元件本身的非線(xiàn)性誤差，因此降低了設備的測量精度。另外，這種方 法只能在某一輸入范圍內進(jìn)行校準，那么對多個(gè)不同輸入范圍的通道而言，測量精度就會(huì )受限于電阻網(wǎng)絡(luò )的容差。

　　M系列設備則采用了NI-MCal技術(shù)。這是一種線(xiàn)性化與校準引擎(專(zhuān)利申請中)，可以在所有輸入范圍內校準數千個(gè)電壓準位。NI-MCal將脈沖 寬度調制(PWM)和高精度的參考電壓結合在一起使用。PWM的占空比用來(lái)改變電平，以便能在多點(diǎn)進(jìn)行自校準。在板載EEPROM中生成并存儲校準參數， 以模擬ADC元件的非線(xiàn)性特性，并更正后續的測量任務(wù)。

　　與傳統的兩點(diǎn)式校準相比，NI-MCal技術(shù)的實(shí)現將測量的精度提高了5倍之多。另外，大部份M系列設備都改善了參考精度，將建議的校準時(shí)間間隔由一年提高到兩年，從而降低了設備的維護成本。

　　NI-PGIA 2技術(shù) – 專(zhuān)用放大器

　　ADC在快速掃描多個(gè)通道時(shí)，其建立時(shí)間會(huì )大幅影響轉換精度。所謂建立時(shí)間，是指放大某信號使之達到某一特定測量精度標準所需的時(shí)間。如果放大器沒(méi) 有足夠短的建立時(shí)間，則被測量信號的量化將不準確。更短的建立時(shí)間可以在保證精度的條件下，允許進(jìn)行更高速的采樣。因此，對任意給定的分辨率或精度，都需 要更短的建立時(shí)間。

　　為了保證測量精度，NI在設計M系列設備時(shí)引入了定制NI-PGIA 2技術(shù)。M系列的每臺設備中NI-PGIA 2技術(shù)都針對成本、速度和精度進(jìn)行了優(yōu)化。例如，高精度的M系列設備中的NI-PGIA 2技術(shù)，針對18位的短建立時(shí)間、低噪音、高線(xiàn)性進(jìn)行了優(yōu)化。NI-PGIA 2技術(shù)通過(guò)最小化建立時(shí)間，可以在最大采樣頻率下保證設備的指定分辨率，從而提高了精度。圖4表明，高速的M系列NI-PGIA 2在20 V電階(最糟的案例)情況下，可以在1.5 µs內達到虛零誤差。

　　圖 4 NI-PGIA的建立時(shí)間比傳統產(chǎn)品更短