PXI-5922是美國國家儀器公司(National Instruments)推出的具有靈可變分辨率的數(shù)字化儀,它可調(diào)整使用不同的采樣率采集數(shù)據(jù),以達到實際應(yīng)用所需的可變分辨率。例如,在低采樣率(最高達500kS/s)時,PXI-5922的分辨率達24位。無須任何改變,該模塊便可降低分辨率以提高采樣速率。
由于其分辨率靈活可變以及動態(tài)范圍寬的特性,PXI-5922成為業(yè)界第一款適用于各種動態(tài)信號測量的通用儀器。正如數(shù)字萬用表(DMM)用作DC測量(如電壓、電流和電阻等) 的通用測量設(shè)備,PXI-5922使一臺儀器具備了多臺儀器的測量能力,實現(xiàn)了AC測量的變革。結(jié)合功能強大的開發(fā)軟件(如NI LabVIEW),該數(shù)字化儀在高達15MS/s的采樣率范圍具有無與倫比的性能,可以用來替代許多傳統(tǒng)儀器(如音頻分析儀、頻譜分析儀、IF數(shù)字化儀、DC和RMS伏特計和頻率計數(shù)器等)的測量能力。
為什么其它基于PC的數(shù)字化儀無法提供PXI-5922那樣的分辨率?這是因為大多數(shù)制造商依賴組件廠商提供的現(xiàn)成即用的ADC。直到今天,仍未出現(xiàn)能夠與PXI-5922的性能相媲美的可商用的ADC。PXI-5922的世界級性能成為可能,是因為其特點在于下一代具有靈活分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器——Flex II ADC,它的一部分是在NI設(shè)計的完全定制的模擬ASIC上實現(xiàn)的。
PXI-5922數(shù)字化儀的核心之處在于下一代具有可變分辨率的轉(zhuǎn)換器——基于27GHz雙極工藝處理的Flex-II ADC。
(1)可變分辨率的Flex II ADC——完全可自定義的模擬ASIC
Flex II ADC是一個增強型的多位delta-sigma ADC。與簡單的單比特delta-sigma ADC的結(jié)構(gòu)相比,F(xiàn)lex II ADC的關(guān)鍵增強之處使其性能出眾成為可能,這些關(guān)鍵增強之處在于:調(diào)制器內(nèi)部的多比特ADC和DAC、數(shù)字線性化和校準、時間連續(xù)環(huán)路濾波器。
(2)調(diào)制器內(nèi)部的多位ADC和DAC
PXI-5922是一個6位delta-sigma,其主要特點在于在調(diào)制器內(nèi)部有6位ADC和DAC各一個,兩者均以120MS/s的過采樣率運行。采用專利方法對此多位delta-sigma ADC進行線性化處理,因此,與常用的傳統(tǒng)單比特delta-sigma ADC相比,數(shù)字化儀在高得多的頻率達到了前所未有的動態(tài)范圍。
(3)數(shù)字線性化與校準
PXI-5922通過DSP已數(shù)字方式補償難以避免的匹配誤差。使用NI專利的靈活分辨率技術(shù),在自校準時在電路中導(dǎo)出電流和定時的誤差,這樣比晶片層次上的匹配更為理想。
NI的靈活分辨率技術(shù)被用于誤差參數(shù)的導(dǎo)出。在自校準時,將一個純模擬正弦波信號注入到轉(zhuǎn)換器,然后,根據(jù)在主機上執(zhí)行的一個復(fù)雜算法從轉(zhuǎn)換器的數(shù)字響應(yīng)提取誤差。
(4)時間連續(xù)的環(huán)路濾波器
與傳統(tǒng)所用的標準開關(guān)電容濾波器相反,F(xiàn)lex II ADC內(nèi)部的環(huán)路濾波器是時間連續(xù)的(TC)。由于需要精密無源器件,很難實現(xiàn)TC集成在芯片上。然而,TC實現(xiàn)對混疊不敏感,所以調(diào)制器的內(nèi)部噪聲源在通帶不會產(chǎn)生混疊和積累。結(jié)果,該轉(zhuǎn)換器噪聲更少,而且分辨率更高。另一個重要的益處就是,由于轉(zhuǎn)換器的無混疊操作摒棄了高頻開關(guān)噪聲,所以將轉(zhuǎn)換器集成到數(shù)字化儀所在的環(huán)境就更容易了。
由于無法將這些增強部分集成在一個芯片上,因而那些過去一直在推動轉(zhuǎn)換器技術(shù)發(fā)展的組件廠商不能夠提供類似性能。
除了有一個高性能ADC,有一個不會造成性能瓶頸的前端也很重要。PXI-5922的特點在于有一個世界級的模擬前端,這個前端充分利用高性能的Flex II ADC,并允許數(shù)字化儀提供無與倫比的性能。
輸入放大器的輸入阻抗是軟件可選擇的,50Ω或1Ω。50Ω的輸入提供正確的BNC電纜端接,這在頻率響應(yīng)很重要的應(yīng)用中是非常有用的。對于驅(qū)動50Ω而會導(dǎo)致飽和或線性度降低的信號源,1MΩ的輸入模式是非常有用的。數(shù)字化儀包含一個可選輸入范圍為±1伏或±5伏的可編程增益測量放大器(PGIA)。
PXI-5922是基于同步與存儲核心1(SMC)構(gòu)架構(gòu)建的,所以您可以使用T-Clock2技術(shù)(SMC的一個基本組成),實現(xiàn)PXI-5922模塊與其他基于SMC的模塊化儀器的高精度同步。在搭建包括信號發(fā)生器、高速數(shù)字波形發(fā)生器/分析儀和數(shù)字化儀的混合信號測試系統(tǒng)時,這種同步能力是非常關(guān)鍵的。另外,SMC構(gòu)架為PXI-5922數(shù)字化儀提供每通道高達256MB的板上存儲。
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