NI PXI定时与同步设计优势
概览
pxi定时和同步模块利用触发总线、星形触发以及pxi的系统参考时钟来实现高级的多设备同步。 通过共享定时和同步，可大大提高测量精度，实现高级触发方案，或者将多个设备同步作为一台整体设备运行，适用于需要极高通道数的应用。 ni提供pxi定时和同步产品系列，是测试和测量产品的唯一主要供应商。 该产品集涵盖了从低成本的解决方案，到业界最高性能的pxi express定时和同步模块ni pxie-6674t，为众多不同的应用提供了同步优势。
表1. ni pxi定时与同步产品集
运用多种ni pxi定时和同步模块，您可以:
•控制pxi触发总线和pxi星形触发线
•生成具有高度稳定性的ocxo pxi系统参考时钟(clk10)
•生成高精度dds时钟
•使pxi仪器与gpib、vxi和其它仪器同步
•同步多个pxi机箱
pxi和pxi express机箱的定时与同步
ni为pxi和pxi express机箱提供了定时和同步解决方案。 最新的pxi express对pxi平台进行了改革，在保留向后兼容的同时，针对测量i/o设备，提供了比pxi-1更强大的同步功能。 pxi express保留了原始的pxi规范中的10 mhz背板时钟，以及单端pxi触发总线和长度匹配的pxi星形触发信号。 pxi express还在背板上增加了100 mhz差分时钟和差分星形触发，提供增强的抗噪音能力和业界领先的同步精度(分别为250 ps和500 ps的模块间延迟差)。 ni定时和同步模块充分利用pxi和pxi express机箱中的高级定时和触发技术优势。
图1. pxi机箱定时与同步特性
基于信号与时间的同步
ni pxi定时和同步模块搭配基于信号和基于时间两种不同类型的同步架构，帮助您在开发应用程序时，实现灵活性与自定制，满足对于不同性能的需求。
图2. 基于信号和基于时间的同步架构的性能
借助于ni pxi基于信号的定时和同步架构，时钟和触发器在子系统之间实际连接在一起。 这通常会产生最高的同步精度。 然而，若超过某些子系统连接电缆的长度(约200米)，由于时钟偏移和时钟漂移的因素，则无法实现最佳的性能 。
如果同步机箱之间所需的距离太长，电缆无法稳定传输时钟和触发信号，您就需要使用基于时间的同步架构。 借助于ni pxi定时和同步解决方案，您可以采用绝对时间参考协议，如ieee 1588、gps和irig-b来实现长距离的同步。
振荡器选项
借助于pxi平台中内置的定时和同步功能，您可以在背板上分配10 mhz和/或100 mhz系统参考时钟，从而实现pxi机箱内跨模块的同步。 同样地，您可以在机箱背板之间分配10 mhz参考时钟，以同步多个pxi机箱中的模块。 本系统参考时钟是由机箱背板上的独立的振荡器频率源驱动的。 没有振荡器可以完全生成指定的频率，主要的时钟误差来源于精确性，稳定性以及抖动。 对于ni pxi express机箱，该振荡器可以精确到25 ppm。 将ni pxi定时和同步模块和恒温器控制的晶体振荡器(ocxo)插入机箱的系统定时插槽，用户可以用精确到50 ppb的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。 此外，如果插入ni pxi定时和同步模块与温度补偿晶体振荡器(tcxo)，用户可以用精确到1 ppm的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。
图3. 带有ocxo的ni pxie-6674t—业界最高性能的pxi定时和同步模块
借助于ni pxi定时和同步模块，您可以在多个pxi设备之间共享一个精确时钟源，用来改善整体系统时钟误差。 如果您在系统定时插槽中安装了具有低时钟误差的pxi模块，如带有ocxo或tcxo的模块，带有锁相环(pll)电路的pxi模块就可以利用插槽中的高精度时钟的优势。 将pxi 10 mhz参考时钟调整至ni pxi ocxo频率源，可以将不确定性降低至0.5hz。 将pxi 10 mhz参考时钟调整至ni pxi tcxo频率源，可以将不确定性降低至10 hz。
ni-tclk
对于需要同步高速pxi模块化仪器的应用，分配必要的时钟和触发器来实现同步具有一定挑战性，因为偏移和抖动会造成延迟和时间上的不确定性。
ni-tclk technology is designed to:针对同步，ni创造了一种正在申请专利的方法 ，这样，另一个信号时钟域就可以用来统一采样时钟和触发器的分配和接收，这就称为ni-tclk。 ni-tclk技术可以用来:
• 统一最初没有统一的采样时钟(尽管它们被锁相到10 mhz参考时钟)
• 启动同步设备的准确触发
灵活的ni-tclk技术适用于以下案例:
• 高速模块化仪器与采样时钟或参考时钟的同步
• 从单一的pxi机箱同步扩展至多个pxi机箱，使用系统定时模块应对高通道系统
• 同种和异种同步—设备采用内部或外部采样时钟，在相同或不同的采样率下运行
即买即用的ni-tclk技术提高了pxi模块化仪器的同步性能。 主要软件组件由3个无需参数设置的labview vis/c函数组成。 ni-tclk架构可以提供同步的设备，每个设备之间至多含有1 ns的偏移。 通常的偏移范围为200 ps至500 ps。 手动校准每台设备上的采样时钟可将设备之间的偏移率降低至30 ps。
图4. 必要的ni-tclk函数
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•控制pxi触发总线和pxi星形触发线
•生成具有高度稳定性的ocxo pxi系统参考时钟(clk10)
•生成高精度dds时钟
•使pxi仪器与gpib、vxi和其它仪器同步
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图1. pxi机箱定时与同步特性
基于信号与时间的同步
ni pxi定时和同步模块搭配基于信号和基于时间两种不同类型的同步架构，帮助您在开发应用程序时，实现灵活性与自定制，满足对于不同性能的需求。
图2. 基于信号和基于时间的同步架构的性能
借助于ni pxi基于信号的定时和同步架构，时钟和触发器在子系统之间实际连接在一起。 这通常会产生最高的同步精度。 然而，若超过某些子系统连接电缆的长度(约200米)，由于时钟偏移和时钟漂移的因素，则无法实现最佳的性能 。
如果同步机箱之间所需的距离太长，电缆无法稳定传输时钟和触发信号，您就需要使用基于时间的同步架构。 借助于ni pxi定时和同步解决方案，您可以采用绝对时间参考协议，如ieee 1588、gps和irig-b来实现长距离的同步。
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借助于pxi平台中内置的定时和同步功能，您可以在背板上分配10 mhz和/或100 mhz系统参考时钟，从而实现pxi机箱内跨模块的同步。 同样地，您可以在机箱背板之间分配10 mhz参考时钟，以同步多个pxi机箱中的模块。 本系统参考时钟是由机箱背板上的独立的振荡器频率源驱动的。 没有振荡器可以完全生成指定的频率，主要的时钟误差来源于精确性，稳定性以及抖动。 对于ni pxi express机箱，该振荡器可以精确到25 ppm。 将ni pxi定时和同步模块和恒温器控制的晶体振荡器(ocxo)插入机箱的系统定时插槽，用户可以用精确到50 ppb的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。 此外，如果插入ni pxi定时和同步模块与温度补偿晶体振荡器(tcxo)，用户可以用精确到1 ppm的振荡器频率源代替背板系统参考时钟。
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ni-tclk
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