PXI的創(chuàng )新內容說(shuō)明

PXI的創(chuàng )新內容說(shuō)明

從1997年誕生以來(lái)，PXI一直處于快速增長(cháng)的階段。促使PXI增長(cháng)的一個(gè)重要原因是廠(chǎng)商們每年都會(huì )發(fā)布大量的PXI模塊。2005年共有1200多種PXI產(chǎn)品面世，包括視覺(jué)，運動(dòng)，數字萬(wàn)用表，示波器，電源，射頻信號分析儀，高密度開(kāi)關(guān)等等。

這些模塊由70多家PXI系統聯(lián)盟商發(fā)布，其中的許多產(chǎn)品都是同類(lèi)中最佳的。事實(shí)上，PXI這樣一個(gè)開(kāi)放標準之下的通用平臺元素孕育了許多創(chuàng )新，推動(dòng)了測量技術(shù)的發(fā)展。本文將揭示這種創(chuàng )新的發(fā)展趨勢，并介紹一些業(yè)內最先進(jìn)的PXI產(chǎn)品。

圖1 可供選擇的PXI產(chǎn)品(由PXI系統聯(lián)盟提供數據)
一種開(kāi)放的標準能為我們帶來(lái)了一系列富于創(chuàng )新精神的技術(shù)。PXI是一種開(kāi)放性的工業(yè)標準，它是由PXI系統聯(lián)盟(PXISA)所控制的。
PXISA已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)完整的標準，它對驅動(dòng)軟件架構，機械封裝，內部通信總線(xiàn)以及模塊電源需求都有著(zhù)明確的規定。使用這些預定義的系統組件，儀器設計工程師能夠更加專(zhuān)注于產(chǎn)品最關(guān)鍵的問(wèn)題，即測量電路的開(kāi)發(fā)。
我們說(shuō)PXI這樣一個(gè)標準能夠帶來(lái)創(chuàng )新，這聽(tīng)上去可能不那么容易理解。無(wú)論如何，構建一個(gè)PXI模塊需要遵循許多嚴格的設計要求。例如每個(gè)模塊的電源功率不能超過(guò)30瓦，整個(gè)設計必須能夠插入一個(gè)3U 插槽 (562 cm3 )或是 6U 插槽 (1124 cm3)，而傳統的工作臺儀器沒(méi)有任何功率限制，占用空間限制最小為7500 cm3(這要比PXI模塊大13倍)。這些要求非常嚴格，但也促使了設計工程師的創(chuàng )新----采用最新的芯片技術(shù)，開(kāi)發(fā)新的設計方法，在軟件中完成通常需要分立式模擬和數字器件完成的測量功能。
舉例來(lái)說(shuō)，當NI設計工程師著(zhù)手開(kāi)發(fā)第一款NI PXI數字萬(wàn)用表時(shí)，他們對現有數字萬(wàn)用表當中使用的ADC進(jìn)行了評估，包括Dual-slope, Charge-Balance-with-Ramp-Down, 和sigma-delta等各類(lèi)ADC。沒(méi)有一種現有的ADC實(shí)現方案能夠滿(mǎn)足PXI標準的要求，也不能達到產(chǎn)品在噪聲，線(xiàn)性度，速度以及靈活性上的要求。因此設計工程師們開(kāi)發(fā)了一種全新的解決方案，將現成可用的高速ADC技術(shù)與獲得專(zhuān)利的sigma-delta ADC技術(shù)結合起來(lái)，參見(jiàn)圖2。

圖2 FlexDMM中獲得專(zhuān)利的A/D轉換器
在低速情況下，電路利用了sigma-delta轉化器的優(yōu)勢。設計中的反饋DAC能夠獲得非常低的噪聲和非常優(yōu)秀的線(xiàn)性度。低通濾波器提供了噪聲整型功能，在所有分辨率情況下都能夠獲得非常好的性能。由于超高精度的1.8 MS/s調制器能夠提供非常高分辨率情況下的轉換，因此我們不再需要斜降。在高速情況下，1.8 MS/s調制器與快速采樣ADC相結合，能夠提供連續采樣的數字化功能。DSP則提供了實(shí)時(shí)的排序，校準，線(xiàn)性化，交流有效值計算，抽取等功能，并為直流功能提供加權噪聲濾波。最終設計出的產(chǎn)品PXI-4071 FlexDMM成為了業(yè)內所有平臺上精度最高的7 ?位數字萬(wàn)用表。
PXI－4071數字萬(wàn)用表只是眾多PXI業(yè)內頂級產(chǎn)品之一。讓我們看一下其他推動(dòng)測量技術(shù)發(fā)展的PXI產(chǎn)品。