PXI的創(chuàng)新內(nèi)容說明

從1997年誕生以來，PXI一直處于快速增長的階段。促使PXI增長的一個重要原因是廠商們每年都會發(fā)布大量的PXI模塊。2005年共有1200多種PXI產(chǎn)品面世，包括視覺，運動，數(shù)字萬用表，示波器，電源，射頻信號分析儀，高密度開關等等。

這些模塊由70多家PXI系統(tǒng)聯(lián)盟商發(fā)布，其中的許多產(chǎn)品都是同類中最佳的。事實上，PXI這樣一個開放標準之下的通用平臺元素孕育了許多創(chuàng)新，推動了測量技術的發(fā)展。本文將揭示這種創(chuàng)新的發(fā)展趨勢，并介紹一些業(yè)內(nèi)最先進的PXI產(chǎn)品。

圖1 可供選擇的PXI產(chǎn)品(由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟提供數(shù)據(jù))
一種開放的標準能為我們帶來了一系列富于創(chuàng)新精神的技術。PXI是一種開放性的工業(yè)標準，它是由PXI系統(tǒng)聯(lián)盟(PXISA)所控制的。
PXISA已經(jīng)開發(fā)了一個完整的標準，它對驅(qū)動軟件架構(gòu)，機械封裝，內(nèi)部通信總線以及模塊電源需求都有著明確的規(guī)定。使用這些預定義的系統(tǒng)組件，儀器設計工程師能夠更加專注于產(chǎn)品最關鍵的問題，即測量電路的開發(fā)。
我們說PXI這樣一個標準能夠帶來創(chuàng)新，這聽上去可能不那么容易理解。無論如何，構(gòu)建一個PXI模塊需要遵循許多嚴格的設計要求。例如每個模塊的電源功率不能超過30瓦，整個設計必須能夠插入一個3U 插槽 (562 cm3 )或是 6U 插槽 (1124 cm3)，而傳統(tǒng)的工作臺儀器沒有任何功率限制，占用空間限制最小為7500 cm3(這要比PXI模塊大13倍)。這些要求非常嚴格，但也促使了設計工程師的創(chuàng)新----采用最新的芯片技術，開發(fā)新的設計方法，在軟件中完成通常需要分立式模擬和數(shù)字器件完成的測量功能。
舉例來說，當NI設計工程師著手開發(fā)第一款NI PXI數(shù)字萬用表時，他們對現(xiàn)有數(shù)字萬用表當中使用的ADC進行了評估，包括Dual-slope, Charge-Balance-with-Ramp-Down, 和sigma-delta等各類ADC。沒有一種現(xiàn)有的ADC實現(xiàn)方案能夠滿足PXI標準的要求，也不能達到產(chǎn)品在噪聲，線性度，速度以及靈活性上的要求。因此設計工程師們開發(fā)了一種全新的解決方案，將現(xiàn)成可用的高速ADC技術與獲得專利的sigma-delta ADC技術結(jié)合起來，參見圖2。

圖2 FlexDMM中獲得專利的A/D轉(zhuǎn)換器
在低速情況下，電路利用了sigma-delta轉(zhuǎn)化器的優(yōu)勢。設計中的反饋DAC能夠獲得非常低的噪聲和非常優(yōu)秀的線性度。低通濾波器提供了噪聲整型功能，在所有分辨率情況下都能夠獲得非常好的性能。由于超高精度的1.8 MS/s調(diào)制器能夠提供非常高分辨率情況下的轉(zhuǎn)換，因此我們不再需要斜降。在高速情況下，1.8 MS/s調(diào)制器與快速采樣ADC相結(jié)合，能夠提供連續(xù)采樣的數(shù)字化功能。DSP則提供了實時的排序，校準，線性化，交流有效值計算，抽取等功能，并為直流功能提供加權噪聲濾波。最終設計出的產(chǎn)品PXI-4071 FlexDMM成為了業(yè)內(nèi)所有平臺上精度最高的7 ?位數(shù)字萬用表。
PXI－4071數(shù)字萬用表只是眾多PXI業(yè)內(nèi)頂級產(chǎn)品之一。讓我們看一下其他推動測量技術發(fā)展的PXI產(chǎn)品。