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数字化仪/AD板卡

数字化仪是一种电子采集设备,它采集模拟波形,通过模数转换器 (ADC) 对其进行处理,并将数字化样本发送到缓冲区,以便在计算机处理之前将其保存起来。波形数字化仪是 PC 或工业 PC 的插卡,用于测量连续电压信号以及电压瞬变等快速信号变化。因此它们也被称为瞬态记录器。

PCIe板卡PXIe板卡
  • 数字化仪基础知识
  • 产品快速选型

如何选择数字化仪

选择数字化仪需要将您的测试中需要采集的波形特性与数字化仪规格相匹配。本节提供了一些常用的经验法则以帮助选择数字化仪。

带宽

数字化仪所需的带宽取决于您测量的波形的性质。对于正弦波,大于最大频率两倍的带宽通常就足够了。如果波形是具有快速转换的脉冲状,则最好使用五倍于脉冲波形频率的带宽,以便捕获高达五次谐波。为了近似方波,带宽应该允许传输高达五次谐波。

采样率

采样定理指出,为避免混叠,数字化仪的采样率需要至少是所采集信号中最高频率分量的两倍。仅以最高频率分量的两倍进行采样不足以准确再现时域信号中的快速边沿。信号的准确数字化要求数字化仪的采样率至少是所需带宽的三到四倍。

分辨率和动态范围

分辨率决定了数字化仪的动态范围。动态范围是数字化仪可以处理的最高信号电平与最低信号电平之比。涉及动态信号(具有大电压分量和小电压分量的信号)的应用需要高分辨率仪器。作为所需动态范围的一阶估计,将最高信号电平除以预期的最小信号电平。例如,考虑 1 伏的满量程范围和 100uV 的所需最小可检测信号电平。该比率为 10,000:1 或 80 dB。对于每比特 6 dB,在没有附加噪声的理想情况下,这需要 13.3 比特的分辨率,因此需要 14 比特的数字化仪。

采集记忆长度

确定数字化仪在单次采集中可容纳的最长记录长度。它还会影响任何给定记录持续时间的采样率。记录长度等于采样周期乘以采集存储器长度。对于给定的数字化仪记录长度,内存长度越大,可以使用的采样率越高,而不会溢出内存。使用数字化仪作为 PC 瞬态记录器,采集内存长度可以成为最重要的规格。

触发

触发器将数据采集与外部事件同步。数字化仪的有效使用需要在设备触发方面具有极大的灵活性。基于斜率和信号电平的简单边沿触发是大多数数字化仪的标准配置。许多还提供窗口触发。触发源包括采集通道和多个外部触发输入。为了获得最大的触发灵活性,这些输入与重新武装能力可以逻辑组合以产生高级触发状态。

通道数和同步

每个模块化数字化仪的每张卡都有特定数量的通道。使用多张卡可以增加频道总数。为了保持同步,多个卡需要同步,以便它们共享公共触发器和公共时钟。

采集方式

数字化仪通常提供多种不同的采集模式。Spectrum 数字化仪提供环形缓冲区模式(类似于示波器操作)、FIFO 或流模式、多重记录(分段模式)、门控采样和多时基(ABA 模式),它结合了缓慢的连续记录和快速的触发采集事件。这些多种采集模式具有快速重新准备时间。

数字数据传输

数字化仪的主要优势之一是能够将数据快速传输到计算机以进行进一步分析和存档。处于 FIFO 模式(流模式)的 Spectrum 数字化仪设计用于数字化仪缓冲存储器和 PC 存储器之间的连续数据传输。可用的流传输速度取决于使用的数字化仪平台(PCI Express、PCI、PXI、cPCI、LXI)

构成因素

现代数字化仪有多种不同的外形和标准。今天最流行的是 PCIe,通常在尺寸很关键并且数字化仪需要进入 PC 和 PXI 时使用。在使用多种不同的测试仪器构建大型自动化测试系统时,选择通用的外形通常会使集成任务变得更加容易。

LXI/以太网仪器允许连接笔记本电脑和台式电脑或公司局域网中的任何位置。它们可以作为外部数字化仪或 PC 瞬态记录器运行。

  控制方式 PXIe PCIe LXI
产品分类 产品系列 Image Image Image Image
  产品外观 Image Image Image Image Image
  主要特点 超高速PXIe板卡
3U单槽
up to 1.7 GB/s
超高速PCI Express x8 Gen 2
3/4 长,单槽
up to 3.4 GB/s
高速PCI Express x4
1/2长,单槽
more than 700 MB/s
以太网控制设备
A/D
     数字化仪 Digitizer
     瞬态记录仪
22xx系列 M4x.22xx M4i.22xx   DN2.22x-0x DN6.22x-xx
8位分辨率
最高5GS/s采样率
最多4通道
最高1.5GHz带宽
8位分辨率
最高5GS/s采样率
最多4通道
最高1.5GHz带宽
  8位分辨率
最高5GS/s采样率
最多8通道
最高1.5GHz带宽
8位分辨率
最高5GS/s采样率
最多48通道
最高1.5GHz带宽
44xx系列 M4x.44xx M4i.44xx   DN2.44x-0x DN6.44x-xx
14/16位分辨率
最高500MS/s采样率
最多4通道
最高250MHz带宽
14/16位分辨率
最高500MS/s采样率
最多4通道
最高250MHz带宽
  14/16位分辨率
最高500MS/s采样率
最多8通道
最高250MHz带宽
14/16位分辨率
最高500MS/s采样率
最多24通道
最高250MHz带宽
59xx系列     M2p.59xx-x4 DN2.59x-xx DN6.59x-xx
    16位分辨率
最高125MS/s采样率
最多8通道
16位分辨率
最高125MS/s采样率
最多16通道
16位分辨率
最高125MS/s采样率
最多48通道


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