NI M系列DAQ中使用的新技術

　　傳統上，使用RTSI總線來同步設備將使每個設備的最大時鐘頻率速率限制在10 MHz上。采用NI-STC 2技術的M系列設備中都有一個鎖相環(PLL)，它可以讓系統中的每個設備將自身的80MHz基頻同步到10MHz主頻上。有了這項技術，所有設備不僅可 以同步到同一個主頻上，還可以利用板上所生成的更快的80MHz定時信號。

　　圖 3 M系列設備生成一個板上80MHz頻率與一個PLL，以同步多個設備

　　NI-MCal技術 – 校準和線性化方法

　　ADC以及可編程放大器等電子元件，都具有非線性特征以及由于時間和溫度影響而引起的漂移。要補償這些固有誤差，就需要設備的自校準。老式的數據采 集設備使用板上的精確參考電壓，在某個測量范圍內進行兩點式修正。這種方法無法避免ADC元件本身的非線性誤差，因此降低了設備的測量精度。另外，這種方 法只能在某一輸入范圍內進行校準，那么對多個不同輸入范圍的通道而言，測量精度就會受限于電阻網絡的容差。

　　M系列設備則采用了NI-MCal技術。這是一種線性化與校準引擎(專利申請中)，可以在所有輸入范圍內校準數千個電壓準位。NI-MCal將脈沖 寬度調制(PWM)和高精度的參考電壓結合在一起使用。PWM的占空比用來改變電平，以便能在多點進行自校準。在板載EEPROM中生成并存儲校準參數， 以模擬ADC元件的非線性特性，并更正后續的測量任務。

　　與傳統的兩點式校準相比，NI-MCal技術的實現將測量的精度提高了5倍之多。另外，大部份M系列設備都改善了參考精度，將建議的校準時間間隔由一年提高到兩年，從而降低了設備的維護成本。

　　NI-PGIA 2技術 – 專用放大器

　　ADC在快速掃描多個通道時，其建立時間會大幅影響轉換精度。所謂建立時間，是指放大某信號使之達到某一特定測量精度標準所需的時間。如果放大器沒 有足夠短的建立時間，則被測量信號的量化將不準確。更短的建立時間可以在保證精度的條件下，允許進行更高速的采樣。因此，對任意給定的分辨率或精度，都需 要更短的建立時間。

　　為了保證測量精度，NI在設計M系列設備時引入了定制NI-PGIA 2技術。M系列的每臺設備中NI-PGIA 2技術都針對成本、速度和精度進行了優化。例如，高精度的M系列設備中的NI-PGIA 2技術，針對18位的短建立時間、低噪音、高線性進行了優化。NI-PGIA 2技術通過最小化建立時間，可以在最大采樣頻率下保證設備的指定分辨率，從而提高了精度。圖4表明，高速的M系列NI-PGIA 2在20 V電階(最糟的案例)情況下，可以在1.5 µs內達到虛零誤差。

　　圖 4 NI-PGIA的建立時間比傳統產品更短