NI PXI定時(shí)與同步設計優(yōu)勢

　　PXI定時(shí)和同步模塊利用觸發(fā)總線(xiàn)、星形觸發(fā)以及PXI的系統參考時(shí)鐘來(lái)實(shí)現高級的多設備同步。 通過(guò)共享定時(shí)和同步，可大大提高測量精度，實(shí)現高級觸發(fā)方案，或者將多個(gè)設備同步作為一臺整體設備運行，適用于需要極高通道數的應用。 NI提供PXI定時(shí)和同步產(chǎn)品系列，是測試和測量產(chǎn)品的唯一主要供應商。 該產(chǎn)品集涵蓋了從低成本的解決方案，到業(yè)界最高性能的PXI Express定時(shí)和同步模塊NI PXIe-6674T，為眾多不同的應用提供了同步優(yōu)勢。

　　表1. NI PXI定時(shí)與同步產(chǎn)品集

　　運用多種NI PXI定時(shí)和同步模塊，您可以:

　　?控制PXI觸發(fā)總線(xiàn)和PXI星形觸發(fā)線(xiàn)

　　?生成具有高度穩定性的OCXO PXI系統參考時(shí)鐘(CLK10)

　　?生成高精度DDS時(shí)鐘

　　?使PXI儀器與GPIB、VXI和其它儀器同步

　　?同步多個(gè)PXI機箱

　　PXI和PXI Express機箱的定時(shí)與同步

　　NI為PXI和PXI Express機箱提供了定時(shí)和同步解決方案。 最新的PXI Express對PXI平臺進(jìn)行了改革，在保留向后兼容的同時(shí)，針對測量I/O設備，提供了比PXI-1更強大的同步功能。 PXI Express保留了原始的PXI規范中的10 MHz背板時(shí)鐘，以及單端PXI觸發(fā)總線(xiàn)和長(cháng)度匹配的PXI星形觸發(fā)信號。 PXI Express還在背板上增加了100 MHz差分時(shí)鐘和差分星形觸發(fā)，提供增強的抗噪音能力和業(yè)界領(lǐng)先的同步精度(分別為250 ps和500 ps的模塊間延遲差)。 NI定時(shí)和同步模塊充分利用PXI和PXI Express機箱中的高級定時(shí)和觸發(fā)技術(shù)優(yōu)勢。

　　圖1. PXI機箱定時(shí)與同步特性

基于信號與時(shí)間的同步

　　NI PXI定時(shí)和同步模塊搭配基于信號和基于時(shí)間兩種不同類(lèi)型的同步架構，幫助您在開(kāi)發(fā)應用程序時(shí)，實(shí)現靈活性與自定制，滿(mǎn)足對于不同性能的需求。

　　圖2. 基于信號和基于時(shí)間的同步架構的性能

　　借助于NI PXI基于信號的定時(shí)和同步架構，時(shí)鐘和觸發(fā)器在子系統之間實(shí)際連接在一起。 這通常會(huì )產(chǎn)生最高的同步精度。 然而，若超過(guò)某些子系統連接電纜的長(cháng)度(約200米)，由于時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘漂移的因素，則無(wú)法實(shí)現最佳的性能 。

　　如果同步機箱之間所需的距離太長(cháng)，電纜無(wú)法穩定傳輸時(shí)鐘和觸發(fā)信號，您就需要使用基于時(shí)間的同步架構。 借助于NI PXI定時(shí)和同步解決方案，您可以采用絕對時(shí)間參考協(xié)議，如IEEE 1588、GPS和IRIG-B來(lái)實(shí)現長(cháng)距離的同步。

　　振蕩器選項

　　借助于PXI平臺中內置的定時(shí)和同步功能，您可以在背板上分配10 MHz和/或100 MHz系統參考時(shí)鐘，從而實(shí)現PXI機箱內跨模塊的同步。 同樣地，您可以在機箱背板之間分配10 MHz參考時(shí)鐘，以同步多個(gè)PXI機箱中的模塊。 本系統參考時(shí)鐘是由機箱背板上的獨立的振蕩器頻率源驅動(dòng)的。 沒(méi)有振蕩器可以完全生成指定的頻率，主要的時(shí)鐘誤差來(lái)源于精確性，穩定性以及抖動(dòng)。 對于NI PXI Express機箱，該振蕩器可以精確到25 ppm。 將NI PXI定時(shí)和同步模塊和恒溫器控制的晶體振蕩器(OCXO)插入機箱的系統定時(shí)插槽，用戶(hù)可以用精確到50 ppb的振蕩器頻率源代替背板系統參考時(shí)鐘。 此外，如果插入NI PXI定時(shí)和同步模塊與溫度補償晶體振蕩器(TCXO)，用戶(hù)可以用精確到1 ppm的振蕩器頻率源代替背板系統參考時(shí)鐘。

　　圖3. 帶有OCXO的NI PXIe-6674T—業(yè)界最高性能的PXI定時(shí)和同步模塊

　　借助于NI PXI定時(shí)和同步模塊，您可以在多個(gè)PXI設備之間共享一個(gè)精確時(shí)鐘源，用來(lái)改善整體系統時(shí)鐘誤差。 如果您在系統定時(shí)插槽中安裝了具有低時(shí)鐘誤差的PXI模塊，如帶有OCXO或TCXO的模塊，帶有鎖相環(huán)(PLL)電路的PXI模塊就可以利用插槽中的高精度時(shí)鐘的優(yōu)勢。 將PXI 10 MHz參考時(shí)鐘調整至NI PXI OCXO頻率源，可以將不確定性降低至0.5Hz。 將PXI 10 MHz參考時(shí)鐘調整至NI PXI TCXO頻率源，可以將不確定性降低至10 Hz。

NI-TClk

　　對于需要同步高速PXI模塊化儀器的應用，分配必要的時(shí)鐘和觸發(fā)器來(lái)實(shí)現同步具有一定挑戰性，因為偏移和抖動(dòng)會(huì )造成延遲和時(shí)間上的不確定性。

　　NI-TClk technology is designed to:針對同步，NI創(chuàng )造了一種正在申請專(zhuān)利的方法 ，這樣，另一個(gè)信號時(shí)鐘域就可以用來(lái)統一采樣時(shí)鐘和觸發(fā)器的分配和接收，這就稱(chēng)為NI-TClk。 NI-TClk技術(shù)可以用來(lái):

　　? 統一最初沒(méi)有統一的采樣時(shí)鐘(盡管它們被鎖相到10 MHz參考時(shí)鐘)

　　? 啟動(dòng)同步設備的準確觸發(fā)

　　靈活的NI-TCLK技術(shù)適用于以下案例:

　　? 高速模塊化儀器與采樣時(shí)鐘或參考時(shí)鐘的同步

　　? 從單一的PXI機箱同步擴展至多個(gè)PXI機箱，使用系統定時(shí)模塊應對高通道系統

　　? 同種和異種同步—設備采用內部或外部采樣時(shí)鐘，在相同或不同的采樣率下運行

　　即買(mǎi)即用的NI-TClk技術(shù)提高了PXI模塊化儀器的同步性能。 主要軟件組件由3個(gè)無(wú)需參數設置的LabVIEW VIs/C函數組成。 NI-TCLK架構可以提供同步的設備，每個(gè)設備之間至多含有1 ns的偏移。 通常的偏移范圍為200 ps至500 ps。 手動(dòng)校準每臺設備上的采樣時(shí)鐘可將設備之間的偏移率降低至30 ps。

　　圖4. 必要的NI-TClk函數