T-Clock技术 实现PXI整合同步测试

图表。

图 13. 使用 TClk 进行触发器发送的时间图表

概论：以用户提供之外部取样频率进行TClk 作业

在这个图表中，TClk 同步化不会校准各设备上的取样频率，因为是略过 PLL 回路，从外部提供取样频率。TClk 同步化确保启动/停止触发器的发送，使每一部设备都在同样的取样频率边缘开始及停止采集/产生信号。TClk 达成这项操作的方式是采用和以上所介绍的、从取样频率取得 TClk 以发送触发器信号的相同方法。

在这里，正确的取样频率校准工作由你供应的取样频率来负责。为了确保最佳的效能，在取样率高于 100 MS/s 时，应该使用同长度的缆线，从频率来源连接至系统中的每一部设备，提供低抖动取样频率(小于 1 psrms)。

参阅图13，可了解触发器发送与接收的情形。

1. 每一部设备皆设定为接收TClk 触发器与外部取样频率。

2. NI-TClk 自动根据取样频率与设备数量计算TClk 频率。然后，各设备根据设备的取样频率产生TClk。

3. 触发器信号使用TClk，从指定的主要设备发送至其他所有的设备；触发器信号随着主要设备的TClk 负缘发送，所有的设备都设定于TClk 的下一个正缘时启动信号产生或采集。此信号也通过PXI 触发器总线(PCI 适配卡则通过RTSI 总线) 来发送。请参阅图 13。

九、TClk 技术的性能

实时性能

多部设备若要获得稳定的同步化，可以将设备加入PXI 机架中，再使用NI-TClk 软件来执行这些设备(请参阅图14 的说明)。关键的软件组件包括3 个VI/函式，而使用者必须设定其参数。

图 14. 在多部任意波形发生器和示波器之间，使用 TClk 同步化的 LabVIEW 程序区──NI TClk 提供的3 个 VI/函式将设备同步化

在NI PXI-1042 机架中，TClk 同步化可于各设备间偏移低于1ns 的情况下，使各设备同步化。标准的偏移范围在200 ps 至500 ps 之间。各设备之间的信道对信道抖动(jitter)，将受到设备的内蕴系统抖动影响。举例来说，NI PXI-5421 为100 MS/s 取样率，16位分辨率的AWG 系统总抖动量为2 psrms。由TClk 同步化的NI PXI-5421 设备，该信道对信道抖动通常低于5 psrms。使用NI PXI-5122 的100 MS/s 取样率、14位分辨率示波器时，其信道对信道抖动常低于10 psrms。

图 15. 2 部示波器进行 TClk 同步化的实时效能

图15 中的LabVIEW 人机接口，正测量安装于NI PXI-1042 机架中的2 组NI PXI-5122 之间偏移量。在这个测量设定中，偏移量约为523 ps。每示波器皆设定为以100 MS/s 取样率，对同样5 MHz 的方波进行取样。信号使用同样长度的缆线，分开输入各示波器中。信道对信道抖动大约是6 psrms。数据是由方波的49,998 个过零(zero crossing) 所编译出来的。直方图中的高斯分布，反应出抖动是由随机噪声产生的，而不是系统中的固定噪声源。

图 16：以 TClk 同步化的 NI PXI-5421 任意波形发生器信道对信道抖动测量

图16 是对2 部以TClk 同步化的NI PXI-5421 任意波形发生器，所进行的信道对信道抖动测量。2 部设备都设定为以100 MS/s 取样率产生1 个10 MHz 方波。此为Tektronix 高效能抖动测量通信信号分析仪(CSA) 8200平台上，以80E04 TDR 模块所进行的测量。图16 中的直方图数据反应出信道对信道抖动低于3 psrms。直方图所回报的数据并非信道之间的偏斜；而是从方波的过零触发，到受测量方波的下一个正缘之间的延迟(亦即1 个通道用于触发第2 个通道的过零测量)。直方图呈现测量结果，并反应出信道对信道抖动的情形。

校正TClk 同步化

正如先前所提到的，标准的偏斜范围可能在 200 ps 至 500 ps 之间。这个偏斜范围可能无法满足部份应用程序的要求，因为此测量要求通道间必须要有更高的相位准确度。在这种情况下必须进行手动校正。手动校正可以将设备间的偏斜降至 30 ps 以下。图17 的 LabVIEW 人机界面显示 NI PXI-5122，100 MS/s 取样率示波器，与NI PXI-5124，200 MS/s 取样率示波器之间的偏斜。可发现偏斜是大约是 15 ps，信道与信道间的抖动大约是 12 psrms。数据是由方波的 10,000 个过零点编译而得。

图 17. 经校正的 2 部示波器TClk 同步化──100 MS/s 取样率的NI PXI-5122，与 200 MS/s 取样率的 NI PXI-5124──典型的偏斜大约是15 psrms，信道与信道间抖动大约是12 psrms。

图 18. 手动校正 TClk 同步化的 NI PXI-5421 任意波形发生器 10 MHz 方波负缘放大图──偏斜大约是 20 ps。

图18 为使用CSA 8200 进行手动校正TClk 同步化的2 部NI PXI-5421 任意波形发生器，中间所产生的偏斜。注意：偏斜约为20 ps。2 部设备产生的波形是一道10 MHz 方波。

手动校正包含使用 PLL 回路(参考图8) 中的相位