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1.B系列、M系列等系列的板卡的模拟输入通道由于共用一个ADC,会有通道间的鬼影(ghosting)现象。在通道间的高速切换时,由于电容的充放电不及时,上一个通道的波形可能残留叠加在下一个通道的输入采样上,造成重影。但是这个现象到底有多严重呢?
对于M系列板卡,当两个输入通道都有信号输入时,两个通道之间并没有明显的干扰。这个可以通过对PCIe-6259进行双通道的模拟电压采集实验验证。输入两路信号分别是26Hz的5V信号和20Hz的20mV信号,设置最高采样率500KS/s,实验结果发现,两个通道间的干扰微小可以忽略,如下图所示。但是低价位的PCI-6010的通道间干扰现象如何呢?
图1 PCIe-6259在500KS/s采样率下的双通道电压采集结果
PCI-6010在两通道模拟输入采集时,最大的采样率可以设置为126KS/s。设置PCI-6010的采样率为30KS/s,观察两通道的采集数据,发现幅值为20mV的正弦信号已经出现了严重的干扰。
图2 PCI-6010在采样率30KS/s时的双通道采集结果
而将采样率降到20KS/s时,实验发现两通道间的干扰可以忽略。需要说明的是:以上的实验结果在NRSE和差分接法两种都进行了实验,结果是相同的。
因此,根据采样率为20KS/s的实验结果,如果客户接线方式和源信号没有问题(比如源阻抗要尽可能小)的情况下,在4KS/s的采样率下,信号淹没了另一个通道,可以判断客户的板卡的模拟输入通道存在问题。
2.客户尝试在两个通道间增加一个接地通道,让电容放电,但是为什么 失真反而更严重?
针对采样率为30KS/s时,进行实验,使用ai0和ai2进行模拟电压输入,ai1通道短接到PCI-6010的AGND。相同的输入信号下,实验结果如下:
图4 两个通道间增加GND让电容充放电的结果
从图中可以看到ai2的通道信号采集结果在0V以下,采集结果出现严重失真。参考KB 3L8IETLO可以知道,两个通道间加入一个接地通道保证电容放电的做法是不正确的。ADC上达到正确电压的时间不仅仅取决于电容的充放电时间,还取决于前一个通道和当前通道的电压差。因此最好的做法是读取相同的通道两次,可以减少前后两个通道的电压摆幅。这个方法在下一部分介绍。
3.如果希望减少鬼影现象造成的通道间干扰,可以尝试采用KB 3L8IETLO中提到的方法。通过建立虚拟全局通道来增加通道的采样时间。程序可以参考附件,在MAX中新建全局虚拟通道,其中,ai0对应物理通道ai0,ai1和ai1_dummy对应的物理通道均为ai1。
实验结果如下图所示,从结果可以看到,在30KS/s的采样率下,通道间的干扰得到了减少。
图5 添加全局虚拟通道后的模拟采集结果
KnowledgeBase 3L8IETLO: How Do I Eliminate Ghosting from My Measurements?
PCI-6010 - Voltage - Continuous Input.vi
Voltage - Continuous Output.vi
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