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M系列技術(shù) NI M系列設備為定時(shí)、性能和精度整合了三種主要技術(shù)：NI-STC 2、NI-PGIA 2和NI-MCal。NI USB M系列設備在USB總線(xiàn)上提供了高性能信號流特性。所有工業(yè)M系列設備和部分選定的USB M系列設備都帶有設備保護和去除接地回路的隔離。 NI-STC 2 NI-STC 2是自定義設計的專(zhuān)用集成電路（ASIC），能夠控制系統的定時(shí)、同步和所有輸入輸出數據采集操作。NI-STC 2提供了： 6個(gè)DMA通道——為每個(gè)功能提供了專(zhuān)用DMA控制器 帶有時(shí)鐘的數字I/O線(xiàn)（高達10 MHz） 帶有編碼兼容性的32位計數器/定時(shí)器 為多設備間同步提供RTSI總線(xiàn)信號的發(fā)生和布線(xiàn) 提供內部和外部定時(shí)信號的發(fā)生和布線(xiàn) 用于時(shí)鐘同步的PLL NI-PGIA 2 為了確保測量精度，NI為M系列設備設計了定制的NI-PGIA 2技術(shù)。每個(gè)M系列設備上的NI-PGIA 2都為成本、速度和精度進(jìn)行了優(yōu)化。舉例而言，高精度M系列家族的NI-PGIA 2為18位快速穩定、低噪聲和高線(xiàn)性性進(jìn)行了優(yōu)化。NI-PGIA 2技術(shù)通過(guò)減少穩定時(shí)間、維持設備最大采樣速率下的指定分辨率，從而提高了設備精度。 NI-MCal M系列設備還包含NI-MCal技術(shù)，這是一個(gè)正在申請專(zhuān)利的線(xiàn)性與校準引擎，它能夠對數千個(gè)電平和所有輸入范圍進(jìn)行校準。NI-MCal將脈沖寬 度調制（PWM）和高精度電壓參照結合在一起使用。PWM的占空比用于改變電平，因此自校準可以在多個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行。校準常數被生成并存儲在板載EEPROM 上，以便對ADC的非線(xiàn)性性進(jìn)行建模，改正將來(lái)的測量。與傳統的兩點(diǎn)校準相比，NI-MCal技術(shù)的應用將測量精度提高了五倍。此外，在大多數M系列設備 上改進(jìn)的精度參照使得建議的校準間隔從一年延長(cháng)到兩年，降低了設備的維護成本。 信號流 為了在USB M系列設備上進(jìn)行高性能數據采集，NI設計了NI數據流技術(shù)。NI數據流將創(chuàng )新的硬件和軟件設計元素整合在一起，在USB總線(xiàn)上實(shí)現了持續高速和雙向數據流傳輸。這項新技術(shù)幫助工程師在USB總線(xiàn)上實(shí)現了高性能應用，而這在過(guò)去只可能在PCI等內部總線(xiàn)上才能實(shí)現。 隔離 電氣隔離將可能會(huì )受到危險電壓影響的模擬輸入信號與測量系統的低電壓背板進(jìn)行隔離。NI在工業(yè)M系列設備和部分選定的總線(xiàn)供電的USB M設備上提供了隔離。隔離能夠帶來(lái)以下好處： 保護昂貴的儀器、用戶(hù)和數據免受瞬態(tài)大電壓的危害 改進(jìn)噪聲抑止 去除接地回路 改進(jìn)共模電壓抑止 隔離測量系統提供了隔離接地面板，以便讓模擬前端和系統背板能夠將傳感器測量與系統其他部分進(jìn)行隔離。隔離前端接地連接是一個(gè)浮動(dòng)管腳，能夠在與物理地不同的電勢下工作。圖1顯示了模擬電壓測量設備。任何在傳感器地和測量系統地之間存在的共模電壓都得到了抑止。這樣就防止接地回路的形成，去除了來(lái)自輸入信號的噪聲。 圖1：隔離將浮動(dòng)前端和測量設備與低電壓后端進(jìn)行了物理上和電氣上的隔離。 S系列技術(shù) 大多數數據采集設備都是通過(guò)一個(gè)模擬數字轉換器（ADC）與多路復用器從而提供多通道模擬采樣。盡管這樣可以讓廠(chǎng)商以更低的成本制造高通道數的數據采集設備，但是在所有采樣通道之間共享同一個(gè)模擬數字轉換器，每個(gè)通道的采樣速率會(huì )降低。例如，對于一個(gè)具有16個(gè)通道能夠以 250 kS/s進(jìn)行采樣的多路復用設備而言，采樣速率是每通道15.625 kS/s（250 kS/s除以16個(gè)通道）。 由于使用了多路復用器，在每個(gè)模擬輸入（AI）通道被采樣之后都會(huì )出現一個(gè)小小的延遲。這對于大多數應用而言是可以接受的，但是一些應用需要保持模擬輸入之間的相位關(guān)系。 圖2：多路復用數據采集設備在多個(gè)模擬輸入通道之間使用同一個(gè)模擬數字轉換器 對比而言，NI的S系列設備為每個(gè)通道提供了專(zhuān)用模擬數字轉換器，它提供了以下好處： 模擬輸入的同步采樣 大大提高了總采樣速率 在進(jìn)行多通道采集的情況下提供了每個(gè)通道更高的采樣速率 保持輸入信號的相位關(guān)系 圖3：同步數據采集設備的每個(gè)模擬輸入通道都帶有專(zhuān)用模擬數字轉換器（圖中顯示了一個(gè)通道） R系列智能數據采集技術(shù) NI 的R系列設備并沒(méi)有使用一塊固定的ASIC進(jìn)行設備功能的控制，它使用了一塊不同大小的用戶(hù)可配置的現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）芯片，提供了板載處理和靈活的I/O操作。 您可以使用LabVIEW FPGA模塊，通過(guò)建立NI LabVIEW程序框圖對FPGA進(jìn)行配置。您的程序框圖在硬件中運行，為您提供了對所有I/O信號直接的快捷控制。 在最高層次上看，FPGA是可編程的硅芯片。使用預先建立好的邏輯模塊和可編程布線(xiàn)資源，您可以配置這些芯片實(shí)現自定義的硬件功能，而無(wú)需學(xué)習面包板或電烙鐵的使用。您可以在軟件中開(kāi)發(fā)數字計算任務(wù)，然后將它們編譯下載到配置文件或包含信息的二進(jìn)制流中，控制各個(gè)組件應該如何相互工作。此外，FPGA還是完全可重復配置的，在您重新編譯一個(gè)不同的電路配置之后，就可以立即實(shí)現全新的功能。 圖4：您可以通過(guò)使用LabVIEW FPGA模塊編寫(xiě)圖形化代碼來(lái)配置FPGA。 |
