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DAQSCB-68高级功能用户手册68针屏蔽式台式接线盒2009年3月372551A-0118NATIONAL INSTRUMENTS全球技术支持及产品信息 全球办事处请通过 话、Email地址、当前活动等信息。National Instruments Corporate 总部11500 North Mopac Expressway Austin,Texas 78759-3504 USA 电话:512 683 0100如需更多关于技术支持的信息，请查阅“NI服务”附录。如需对NI文档提出任何意见或建 议，请登录NI网站 National Instruments.版权所有法律信息有限质量担保本文件系以“现状”提供，并且可能在将来的版本中不经通知而被修改。请登录 本。为实现技术上的准确性，N【已仔细审查本文件；但是，NI对于本文件所含信息的准确性不作任何明示或 默小的保证，并对其错误不承担任何贡任。NI保证于NI发运产品之日起一(1)年内，硬件产品并不存在足以导致产品与NI发布规格实质性不符的材料或 技术瑕疵。NI保证于授予软件许可之日起九十(90)日内，软件(i)功能将实质性符合软件所附之说明文件；(ii)记录软件的 媒体并无材料或技术瑕疵。若NI于适用的质量担保期间内，接获瑕疵或不符通知，NI将自行决定：修复或更换瑕疵产品；或(ii)退还 瑕疵产品之相关费用。修复或更换后之硬件，其质量担保期间应为原质量担保期间之剩余日数，但不得少于九 十(90)日。若NI选择修复或更换硬件，NI除可以使用新品外，亦可以使用效能及可靠程度等同于新品、功能 至少等同于原始零件或硬件之翻新零件或产品。客户将任何产品退回NI前，应取得NI的RMA编号。对于有限质量担保并未涵盖之硬件检查与测试，NI有权 另行收取服务费用。本有限质量担保不适用于由于下列事由所导致的产品瑕疵：不当维护、安装、修理或校准(并非由NI所执行 者)；未经授权修改；不当环境；使用不当硬件或软件产品密钥；超过产品规格之不当使用或操作；不当电 压；意外、错误使用或疏忽；或者自然灾害，比如雷击、水灾或其他大灾。以上为客户有权主张之唯一救济方法，即使该等救济方法无法达到其主要目的，仍不影响其适用。除本文件明确规定者外，产品均系以“现状”提供，并无任何保证，NI在此排除有关产品之一切明示或默示保 证，包括但不限于“产品适合销售”、产品满足特定目的“、“权利”、无侵权之保证，及因交易习惯或贸易 惯例而产生之任何保证。NI并未针对产品之使用或使用结果，提供有关正确、精确、可靠程度或其他方面之保 证、担保或声明。NI并未保证产品运作无中断或全无错误。如果客户已和NI签署单独的含覆盖产品的质量保证条款的书面协议，则以该单独协议中的质量保证条款为 准。版权根据版权法，未经National I nstruments公司事先书面同意，本发行物不得以任何形式(包括电子或机械形式)进行全部或部分复制或传播，包括影印、录制、储存于任何信息检索系统中，以及翻译。National I nstruments公司尊重他方的知识产权，也恳请用户能给予我们同样的尊重。NI软件受版权法及其他知 识产权法的保护。在将NI软件用于复制为他方所有的软件或其他资料的任何场合，NI软件仅可用于在符合许 可证或其他法律限制的情况下复制上述资料。最终用户许可协议和第三方法律声明可在下列位置找到最终用户许可协议(EULA)和第：方法律声明：,法律声明位于National Instruments_Legal Informational!SharedMDFLegallicense 目录 卜。,如需使NI产品生成的安装程序中包含法律相关信息，请查阅National Instruments_Legal Information.txto美国政府的有限权利如果客户隶属于美国政府的个机构、部门、或其他单位，则本手册所涵盖的技术信息的使用、拷贝、复制、发布、修改、披露或传递应当受到适用于民间机构的联邦采购条例52.227-14和适用于军用机构的联邦国防采 购条例补充规定252.227-7014中有限权利条款的约束。商标关于 NI 商标的详细信息，请访问 NI Trademarks and Logo Guidelines。ARM,Keil,and|i Vision are trademarks or registered of ARM Ltd or its subsidiaries.LEGO,the LEGO logo,WEDO,and MI NDSTORMS are trademarks of the LEGO Group.TETRI X by Pitsc o is a trademark of Pitsc o,I nc.FI ELDBUS FOUNDATI ON and FOUNDATI ON are trademarks of the Fieldbus Foundation.EtherCAT is a registered trademark of and lic ensed by Bec khoff Automation GmbH.CANopen is a registered Community Trademark of CAN in Automation e.V.Devic eNet and EtherNet/I P are trademarks of ODVA.Go!,SensorDAQ,and Vernier are registered trademarks of Vernier Software&Tec hnology.Vernier Software&Tec hnology and are trademarks or trade dress.Xilinx is the registered trademark of Xilinx,I nc.Taptite and Trilobular are registered trademarks of Researc h Engineering&Manufac turing I nc.FireWire is the registered trademark of Apple I nc.Linux is the registered trademark of Linus Torvalds in the U.S.and other c ountries.Handle Graphic s,MATLAB,Simulink,Stateflow,and xPC TargetBox are registered trademarks,and Simulink CoderrM,TargetBox,and Target Language Compiler1M are trademarks of The MathWorks,I nc.Tektronix,Tek,and Tektronix,Enabling Tec hnology arc registered trademarks of Tektronix,I nc.The Bluetooth word mark is a registered trademark owned by the Bluetooth SI G,I nc.The ExpressCard word mark and logos are owned by PCMCI A and any use of suc h marks by National I nstruments is under lic ense.The mark LabWindows is used under a lic ense from Mic rosoft Corporation.Windows is a registered trademark of Mic rosoft Corporation in the United States and other c ountries.此处所提及的其他产品和公司名称为其各自公司的商标或商业名称。National I nstruments Allianc e Partner Program的成员为独立于NI公司的商业实体，与NI公司无代理、合伙或 合资关系。专利权关于N产品/技术的专利权，请查看软件中的帮助专利信息、光盘中的patents.txt文件或 上的 National Instruments Patent Notice。出口管制信息请登录 的 Export Compliance Information 查阅 NI 全球出 口管制政策，以及 如何获知有关的HTS编码、ECCN和其他进出口信息。关于使用National Instruments产品的警告客户应负责在将产品纳入客户系统或应用程序时，确认与验证产品之适用及可靠程度，包括该等系统或应用程 序之适当设计、流程及安全等级。产品之设计、制造、测试目的，并非针对生命或安全攸关系统、危险环境或其他需要故障保全功能之环境，包 括核能设施、飞行依导航设备、航空交通控制系统、救生系统、维生系统或其他医疗器材，以及产品故障可能 导致死亡、人身伤害、严重财产损害或环境灾害之其他应用方式（合称“高风险用途”）。客户应采取适当防 护措施，包括提供备份及关闭装置，以应对产品故障。NI明示排除有关产品适用于高风险用途之明示或默示保 证。目录第1章简介相关文档.1-2第2章温度传感器和热电偶使用温度传感器.2-1热电偶测量.2-1温度传感器输出和精度.2-2热电偶误差源.2-2开路热电偶检测.2-3热电偶输入滤波.2-4第3章焊接和脱焊SCB-68组件焊接设备.3-1从基座移除SCB-68板.3-1焊接和脱焊规范.3-2第4章为特殊功能添加组件通道焊盘配置.4-2调理模拟输入通道.4-2调理模拟输入通道.4-4调理 PFIO.4-5连接模拟输入信号.4-6连接浮接信号源.4-7何为浮接信号源？.4-7何时使用差分模式连接浮接信号源.4-7何时使用非参考单端(NRSE)模式连接浮接信号源.4-7何时使用参考单端(RSE)模式连接浮接信号源.4-7使用差分模式连接浮接信号源.4-8安装偏置电阻.4-10滤波.4-11低通滤波.4-11单极点低通RC滤波器.4-14选择用于低通滤波器的组件.4-14添加用于低通滤波器的组件.4-15低通滤波应用.4-16 National I nstrumentsv目录高通滤波.4-19单极点高通RC滤波器.4-21选择用于高通滤波的组件.4-21添加用于高通滤波的组件.4-22高通滤波应用.4-23电流输入测量.4-24选择电流输入测量的电阻.4-24为电流输入测量添加组件.4-25衰减电压.4-26选择用于衰减电压的组件.4-27衰减电压的精度考虑因素.4-27为模拟输入信号的衰减电压添加组件.4-27模拟输入信号的衰减电压.4-27模拟输出信号的衰减电压.4-29数字输入的衰减电压.4-29电压分压器.4-29模拟输入电压分压器.4-30模拟输出电压分压器.4-30数字输入电压分压器.4-30添加电源滤波器.4-31附录A产品规范附录BNI服务索引vi|ni.c om简介SCB-68是一个带68个螺栓端子的屏蔽式I/O连接器模块，能够为NI 68针/100针 DAQ设备提供便捷的信号连接。SCB-68带有可用于自定义电路的通用面包板区域，及可更换电子器件的插槽。这些插槽/组件焊盘支持滤波、420 mA电流输入测量、热电偶开路检测和电压衰减。开路组件焊盘使用户能够轻易为68/100针DAQ设备的 模拟输入（AI）、模拟输出（AO）和的PFI 0信号添加信号调理。1快速参考标签2 顶盖3 68针连接器螺丝4固定垫圈5 屏蔽螺丝6 68针I/O连接器7 基座8 应力释放螺丝9 应力释放硬件10 SCB-68板组件该文档包含SCB-68高级功能信息。详细信息请查看下列章节：章节2,温度传感器和热电偶,详述使用温度传感器、进行热电偶测量、开路热电 偶检测及热电偶输入滤波信息。章节3,焊接和脱焊SCB-68组件 章节4,为特殊功能添加组件,详述安装偏置电阻、滤波、电流输入测量、衰减电 压及添加功率滤波器信息。附录A,产品规范 National I nstruments1-1第1章 简介相关文档关于DAQ设备使用SCB-68的详细信息，请参考如下资源： 的 DAQ 设备文档 Measurement&Automation Explorer 帮助 DAQ入门指南 SCB-68套件中的SCB-68用户指南（可从 安装、温度传感器和信号调理开关配置、模拟输入测量及保险丝和电源附件的信 息o1-2|ni.c om_2温度传感器和热电偶该章节涵盖如下温度传感器和热电偶相关主题：使用温度传感器 热电偶测量 温度传感器输出和精度 热电偶误差源 开路热电偶检测 热电偶输入滤波使用温度传感器为实现向DAQ设备提供热电偶，SCB-68带有一个用于冷端补偿(CJ C)的温度传感 器，如图3-1,SCB-68印刷电路板结构框图所示。如要为温度传感器供电，请按照 SCB-68用户手册怛与MIODAQ设备配合使用SCB-68,设置开关SI、S2和S3为单 端或差分模式。此配置同时为信号调理区域和电路供电。图4-1,模拟输入和冷端补偿 电路为SCB-68上CJ C电路的框图。热电偶测量可在差分或单端配置下测量热电偶。差分配置有更好的噪声抗扰度。如4章，为特殊功能添加组伸际迷,安装偏置名座如DAQ设备位于差分输入模式，请使用偏置电阻。单端配置具有双倍的输入端。单端配置具有双倍的输入端。对于单端配置，设置DAQ设备为参考单端(RSE)输入模式。热电偶生成的最大电压为若干毫伏。应使用具有较高增益的DAQ设备以获得更好的精 度。关于热电偶测量的详细信息，见N1开发者厨嵬教程,如何进行热电偶测量。如需查 看该文档，请登录 o,输入信息代码rdtttm。DAQ设备必须具有参考地，因为热电偶为浮接信号源。关于浮接信号源的详细信息，见第4章，为特殊功能添加组件中忸连接模拟输入信号。关于现场连线的详细信息，见 NI 开发者园地教程：Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signals o 要访 问该文档，请登录 梯度。National I nstruments|2-1第2章 温度传感器和热电偶温度传感器输出和精度SCB-68温度传感器输出10 mV/。且精度为1 或者通过下列公式判定温度：tc=loo x r,Tk=rc+273.15Tf=取可+32其中匕为温度传感器输出电压；Tc、和分别为以摄氏度、开氏度和华氏度为单位的温度读数。热电偶误差源使用SCB-68进行热电偶测量时，可能的误差源如下：补偿误差一可能来自于两个途径：温度传感器不精确或温度传感器与螺丝接线端 之间的温度差。SCB-68的温度传感器被指定为精确度为1 o用户可通过将 SCB-68远离气流、加热器及温度设备最小化温度传感器与螺丝接线端之间的温 差。线性误差一由逼近真实热电偶输出的多项式引入的误差。线性误差取决于所用的 多项式阶数。测量误差一由DAQ设备不精准引入的误差。这些不精准包括增益、偏置和噪 声。通过DAQ设备产品规范可计算精度。为获得最佳效果，必须使用已校准的 DAQ设备。NI建议周期性地运行DAQ设备的自校准以降低误差。热电偶连线误差一热电偶生产过程中引入的不一致性。这些不一致或非均一性是 由热电偶连线缺陷或杂质产生的。误差随热电偶类型和所用导线直径变化，常规误 差值为2。（2。关于热电偶连线误差的详细信息及更具体的数据，请咨询热电偶厂 商。噪声误差一误差来源于内在系统噪声。使用大量的采样平均值，以获取最精准的 读数。噪声环境需要平均更多的采样值，以获取更好的精度。vdii te noi seJnunber of sanpl esresul ting noise为得到最好的结果，使用最少100个读数的平均值以降低噪声影响；常规绝对精 度值应为2。（2。2-2|ni.c omSCB-68高级功能用户手册开路热电偶检测在正输入端和+5 V之间连接一个较大值的电阻可创建开路热电偶检测电路。电阻值大 于等于几个MQ已足够，但较大值的电阻能够帮助您检测出开路或有故障的热电偶。宿 注 关于添加组件及焊接/脱焊使用说明的详细信息，见第3章，娟宏初猊 焊SCB-68组件。差分模拟输入开路热电偶检测一使用位置A在正输入端和+5 V间连接一个较大值的电阻，对于使用的每个通道，保留位置F和G上的0Q电阻。关于全部模拟 输入通道的组件位置见表4-1,模拟输入通道组件位置。图2-1.差分模拟输入开路热电偶检测 单端模拟输入开路热电偶检测在正输入端和+5 V间连接一个较大值的电阻，一个通道使用位置A、另一通道使用位置C。对于使用的每个通道，保留位置F和G上的0Q电阻。关于全部模拟输入通道的组件位置见表4-1,模拟输入通道组件 位置。图2-2.AI 通道上的单端模拟输入开路热电偶检测 National I nstruments|2-3第2章 温度传感器和热电偶热电偶开路时，输入接线端测量得到的电压值将上升至+5 V,该值远远大于合理的热 电偶电压值。可在负输入接线端和AI GND间使用一个100 kQ的电阻创建偏置电流回 路。热电偶输入滤波如要降低噪声，可连接一个简单的单极点RC低通滤波器至SCB-68的模拟输入端。更 多信息，见第4章，为特殊功能添加组件中忸低通滤波节。2-4|ni.c om_3焊接和脱焊SCB-68组件某些应用可能需要用户修改SCB-68,常见形式为向印刷电路设备添加组件。注 某些版本的SCB-68在默认出厂位置硬连线了 0。电阻。这种情况下，必须在SCB-68电路板组件上进行焊接和脱焊，将这些电阻移除或安装至出 厂位置。焊接设备在SCB-68上焊接组件之前，需准备下列设备及工具：1号/2号飞利浦螺丝刀 0.125英寸平口螺丝刀 烙铁和焊锡 尖嘴钳 基于应用的组件从基座移除SCB-68板按照图1-1,SC8-68鄢浮纺物磁完成如下步骤从基座上移除SCB-68。1.断开SCB-68与68引脚线缆的连接（如已连接）。2.使用飞利浦1号螺丝刀拆除两边顶盖上的屏蔽螺丝，然后打开盒子。3.使用飞利浦2号螺丝刀松动压力应变螺丝。4.使用平头螺丝刀从螺栓端子拆除信号导线。5.使用飞利浦1号螺丝刀拆除设备固定螺丝。6.使用平头螺丝刀拆除68针连接器螺丝。7.倾斜SCB-68并将其取出。按相反步骤重新安装SCB-68。National I nstruments3-1第3章 焊接和脱焊SCB68组件焊接和脱焊规范焊接和脱焊SCB-68组件时，请参考图3-1 o图3-1.SCB-68印刷电路板结构框图0 X十68345821O2455 o22-I bo57562300000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOOO(oooo oooo ooooooo ooo oooo100 24 7 oATIONAL STRUMENTSR2 口I b。31641044一上-R25ic i-O I I Q-l-O 小馨:ReYr EUJo123335466621336324731465374841538304963516293950662172851407611841275260819264253920594354258弱七窿】567ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo ooooooo oooooooooooooooo OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOOft赖券 OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOO OOOOOOOOOOR 1+5 V电源焊盘，R20和R212 开关S3、S4和S53 68针I/O连接器4 面包板区域5 保险丝6 开关S1和S27 螺栓端子8 PFI 0焊盘9模拟输出焊盘 10模拟输入焊盘11温度传感器簟注如套件未包含图3-1中的全部组件，请联系NI。SCB-68出厂时在F和G位置贴装了 0Q电阻。如要使用该位置，必须先移除电阻。焊 接组件至SCB-68时，请选择低瓦数的烙铁（20W30W）。真空类型工具最适合用于脱焊SCB-68。脱焊时请仔细操作，避免损坏组件焊盘。仅可 使用松香芯电子焊丝，因为酸性软焊丝将损坏电路板设备及组件。3-2|ni.c om_4为特殊功能添加组件本章主要介绍如何添加组件至SCB-68开放组件区进行信号调理。本章介绍如下信号调理应用：安装偏置电阻（模拟输入）滤波（模拟输入，模拟输出，和数字输入）电流输入测量（模拟输入）衰减电压（模拟输入，模拟输出，和数字输入）添加电源滤波器N 注意您需要自行承担添加组件的风险。对于未正确添加组件导致的此类风 险，NI概不负责。除本章介绍的应用外，用户还可使用SCB-68组件焊盘和通用面包板区域创建其他类型 的信号调理。关于添加组件及焊接/脱焊使用说明的详细信息，见第3章，焊接和脱焊 SCB-68 组件。创建本章提及的某一应用或用户自定义电路后，见SCB-68入门指南中的SCB-68用户 指南了解如何在 Measurement&Automation Explorer（MAX）中配置 SCB-68o 用户可 在MAX中创建虚拟通道以实现自定义换算，或映射电压量程至所用的传感器。National I nstruments4-1第4章 为特殊功能添加组件通道焊盘配置SCB-68与68针或100针MIO DAQ设备配合使用时，可使用SCB-68上的组件焊盘调 理16个AI通道，2个AO通道和PFI0。调理模拟输入通道图4-1为SCB-68的模拟输入及冷端补偿(CJ C)电路示意图。图4-1.模拟输入和冷端补偿电路图4-2为AI通道配置示意图AI 和AI可被用作差分通道对或两个单端通道。如需将SCB-68与参考地单端输入配合使用，请勿将连接输入至AI GND的开放区域(B和D)用作接地源。如图4-2所示。在自定义面包板区域创建需要接地参考的信号 调理电路，使用AI SENSE用作接地参考。请勿在开放组件区域创建该电路。注 某些版本的SCB-68在默认出厂位置硬连线了 0。电阻。这种情况下，必须在SCB-68电路板组件上进行焊接和脱焊，将这些电阻移除/至默认出 厂位置。焊接时，参考第3章，焊接和脱焊SCB-68组件。4-2|ni.c omSCB-68高级功能用户手册图4-2.AI和AI 模拟输入通道焊盘配置表4-1为SCB-68组件标签与用于差分通道（0至7）的组件位置（A至G）的关联关 系。表4-1.模拟输入通道组件位置通道ABCDEFG单端差分AI 0,AI 8AI 0R22RC12R23RC13RC4R4R5AI 1,AI9AI 1R24RC14R25RC15RC5R6R7AI 2,AI 10AI2R26RC16R27RC17RC6R8R9AI3,AI 11AI3R28RC18R29RC19RC7R10R11AI 4,AI 12AI4R30RC20R31RC21RC8R12R13AI 5,AI 13AI5R32RC22R33RC23RC9R14R15AI 6,AI 14AI6R34RC24R35RC25RC10R16R17AI 7,AI 15AI7R36RC26R37RC27RC11R18R19R表示一个组件的插槽。RC表示并行连接两个组件的插槽。National I nstruments|4-3第4章 为特殊功能添加组件调理模拟输入通道图4-3为SCB-68两个模拟输出通道的电路。图4-3.模拟输出电路AOGND（I/O 引脚 55）AOO（I/O 引脚 22）A0 0螺栓端子AO GND螺栓端子AOGND（I/O 引脚 54）AO 1（I/O 引脚 21）A0 1螺栓端子AOGND螺栓端子图4-4为通用AO通道焊盘配置示意图。表4-2为SCB-68组件标签与用于模拟输出通道0和1的组件位置A和B的关联关系。表4-2.模拟输出通道组件位置通道ABAOOR3RC3AO 1R2RC2R表示一个组件的插槽。RC表示并行连接两个组件的插槽。4-4|ni.c omSCB-68高级功能用户手册调理PFI 0表4-5为SCB-68上PFI 0的数字输入通道配置。图4-5.数字触发电路PFI O/AI START TRI G A PFI O/AI START TRI G（I/O引脚11）,I I 螺栓端子SC10 BCf-1_AI+tAl-9_AI-a1 Al GND非参考单端(NRSE)信号源DAQ设备信号源DAQ设备r|_AlAl SENSEU GNDI-1_AIAl SENSE GND2 LrCZ7Pr参考单端(RSE)信号源DAQ设备不惟若-AlH GND信金源DAQ设备一CVA7接地回路的电势言 被添加至测量Al-A：(VA 信号。tIGND-vB)*关于RSE、NRSE和DI FF模式、模拟输入信号源及软件注意事项的详细信息，见DAQ设备 相关文档。4-6|ni.c omSCB-68高级功能用户手册连接浮接信号源何为浮接信号源？浮接信号源未连接至建筑物地，但具有隔离地参考点。常见的浮接信号源有变压器输 出、热电偶、电池供电设备、光学隔离器和隔离放大器等。具有隔离输出的仪器或设备 是浮接信号源。何时使用差分模式连接浮接信号源满足下列条件的通道，即可使用差分输入连接：输入信号为低电平（小于IV）。连接信号至设备的线缆长度超过3 m（10 ft）o 输入信号需要一个单独的接地点或返回信号。信号线缆所处环境存在噪声。信号有AI+和AI-两个模拟输入通道可用。差分信号连接模式可降低噪声干扰，增加共模噪音抑制。差分信号连接还允许信号在 NI-PGIA共模电压范围内浮动。该差分连接的详细信息见便用差分模式，连度浮袭詹号燎章节。何时使用非参考单端（NRSE）模式连接浮接信号源仅当输入信号满足下列条件时，使用NRSE模式连接输入：输入信号为高电平（大于IV）。连接信号至设备的线缆长度不超过3 m（10 ft）o如信号不符合上述条件，请使用差分模式连接输入，以保证更好的信号完整度。与差分模式相比，单端模式下信号耦合的静电噪声和电磁噪声较大。耦合是由信号路径 的差别引起的。电磁噪声耦合与两个信号导体之间的面积成正比。电耦合是两个导体之 间电场差的函数。该连接模式下，NI-PGIA既能抑制信号中的共模噪声，又能减少信号源地和设备地之 间的电势差。关于NRSE连接的详细信息，参见DAQ设备的相关文档。何时使用参考单端（RSE）模式连接浮接信号源仅当输入信号满足下列条件时，使用RSE模式连接输入：输入信号可与其他使用RSE的信号共享一个公共参考点（AI GND）。输入信号为高电平（大于IV）。连接信号至设备的线缆长度不超过3 m（10 ft）o National I nstruments4-7第4章 为特殊功能添加组件如信号不符合上述条件，请使用差分模式连接输入，以保证更好的信号完整度。与差分模式相比，单端模式下信号耦合的静电噪声和电磁噪声较大。耦合是由信号路径 的差别引起的。电磁噪声耦合与两个信号导体之间的面积成正比。电耦合是两个导体之 间电场差的函数。该连接模式下，NI-PGIA既能抑制信号中的共模噪声，又能减少信号源地和设备地之 间的电势差。关于RSE连接的详细信息，参见DAQ设备的相关文档。使用差分模式连接浮接信号源连接浮接源的负极至AIGND非常重要（直连或通过偏置电阻）。否则，源可能漂移 至NI-PGIA的最大工作电压量程外，且DAQ设备将返回错误数据。建立源至AI GND的参考的最简单的方法是连接信号的正接线端至AI+,连接信号的负 接线端至AI GND或不通过电阻连接至ALo该连接适用于源阻抗较低的DC耦合源100Q）o图4-7.不带偏置电阻的浮接信号源的差分连接对于较大的源阻抗，该连接将导致差分信号路径明显失衡。由于负级通道接地，故与正 极通道发生静电耦合的噪声不与负极通道耦合。该噪声表现为差分模式信号，而不是共 模信号，因此会出现在用户数据中。在该情况下，请勿将负极通道直接连接至AIGND,而是经过一个阻值约为源阻抗100倍的电阻连接至AI GNDo该电阻使信号通道基本趋 于平衡。即两个连接端产生相同的噪声耦合，这能更好地抑制静电耦合噪声。此配置不 会为源增加负载（与NI-PGIA的高输入阻抗不同）。图4-8.带单个偏置电阻的浮接源的差分连接4-8|ni.c omSCB-68高级功能用户手册在正输入接线端和AI GND间连接一个等值电阻可完全平衡信号通道，如图4-9所示。该平衡配置在噪声抑制上表现较好，但缺点是信号源增加了两个串联电阻的负载。例 如，如源阻抗为2 kQ,每个电阻为100 kQ,电阻加载的源为200 kQ并产生-1%的增 益误差。National I nstruments|4-9第4章 为特殊功能添加组件为确保NI-PGIA工作，NI-PGIA的两个输入端均需要直流路径接地。如源为AC耦合（电容耦合），NI-PGIA需在正输入接线端和AIGND之间连接电阻。如源阻抗较小，选 择的电阻阻值要足够大，这样不会影响到加载源，也不会因为输入偏置电流而产生明显的 输入偏置电压（通常在100 kQ至1 MQ之间）。此时直接连接负输入接线端至AI GNDo 如源输出阻抗较高，应按照上文的描述在正负极输入接线端使用等值电阻平衡信号通道；注意，由于源加载了其他电阻将产生一定的增益误差。如图4-10所示。图4-10.带平衡偏置电阻的AC耦合浮接源的差分连接合接源 耦浮号 昭信关于在SCB-68上安装偏置电阻的详细信息见安功编置也第。安装偏置电阻如要在差分对的负端（AI-）安装单个偏置电阻，将该电阻放置在SCB-68的D位置，如 图4-11所示。图4-H.带单个偏置电阻的AI差分配置4-10|ni.c omSCB-68高级功能用户手册如要安装平衡偏置电阻，将电阻放置在SCB-68的B和D位置，如图4-12所示。图4-12.带平衡偏置电阻的AI差分配置滤波该节讨论SCB-68上的低通和高通滤波。低通滤波该节讨论SCB-68上的低通滤波。单极点低通RC滤波器 选择用于低通滤波器的组件 添加用于低通滤波器的组件 低通滤波应用低通滤波能够大部分或全部衰减高于截止频率的信号或高频阻带信号。低通滤波不会衰 减低于截止频率的信号或低频通带信号。理想情况下，低通滤波器具有相位偏移，且与 频率成线性比。线性相位偏移以常量时间延迟全部频率的信号成分（与频率无关），因 此能够保留信号的完整形状。事实上，低通滤波使输入信号通过一个数学传递函数，该函数逼近理想滤波器特性。通 过分析波特图曲线或表示传递函数的曲线，可判定滤波器的特性。National I nstruments|4-11第4章 为特殊功能添加组件图4-13和4-14分别表示理想滤波器和实际滤波器的波特图曲线，并显示每个传递函数 的衰减。截止频被定义为在该频率点以上，增益下降3 dB的频率。图4-13显示了理想滤波器 将全部超出频率人的增益降为零。因此，力不会通过滤波器输出。与理想滤波器将高于 频率工的增益降为零不同，实际滤波器在通带和阻带之间存在一个转换区域、通带呈 波浪形且阻带具有有限的衰减增益。4-12|ni.c omSCB-68局级功能用户手册实际滤波器在相位响应上存在非线性，导致高频信号的延迟时间比低频信号的延迟时间 长，即信号整体出现失真。例如，图4-15中的方波进入滤波器，理想的滤波器将平滑 输入信号的边沿，而实际滤波器由于信号的高频部分被延迟，所以将产生部分震荡。图4-15.方波输入信号时间图4-16和4-17分别为理想滤波器和实际滤波器的区别。图4-16.理想滤波器对方波输入信号的响应)萋时间（t）图4-17.实际滤波器对方波输入信号的响应 National I nstruments|4-13第4章 为特殊功能添加组件单极点低通RC滤波器图4-18为-个由电阻（R）和电容（。组成的简单串联电路的传递函数，假设C两端的 电压为输出电压（匕”）。图4-18.简单RC低通滤波器传递函数是单极点低通滤波器的数学表达式，时间常量为:2HRC通过方程4-1为该简单电阻和电容电路设计一个低通滤波器，其中人的值仅由电阻和 电容的值确定：1+(2 兀(4-1)其中G为直流增益，s为频率域。选择用于低通滤波器的组件如要确定电路中组件的值，将火的值设置为固定值（10 kQ为一个合理值）并从公 式4-1中分离出C：C=-2兀皖公式4-2中的截止频率为人。为获得最佳效果，请选择具有下列特性的电阻：约为0.125 W的低瓦数 至少5%的精度 温度稳定性 耐受度为5%AXL封装（推荐）碳膜或金属膜（推荐）请选择具有下列特性的电容：AXL或RDL封装 耐受度为20%至少25 V的最大电压4-14|ni.c omSCB-68高级功能用户手册添加用于低通滤波器的组件使用图4-18中的电路，使用两组件电路创建一个带模拟输入、输出或数字输入的简单 RC滤波器。模拟输入信号的低通滤波器用户可为下列模拟输入模式创建一个低通滤波器：差分模拟输入低通滤波-参见图4-19创建差分低通滤波器。添加电阻至位置F、电容至位置E。关于全部模拟输入通道的组件位置见4-1 o 单端模拟输入低通滤波器-参见图4-20创建单端低通滤波器。根据使用的AI通道，添加电阻至位置F或G。根据使用的AI通道，添加电容至位置B或D。关于 全部模拟输入通道的组件位置见表，4-1 og 注滤波将仪表放大器的稳定时间增加为滤波器使用的时间常量。添加扫描 通道的RC滤波器大大降低了实际的扫描速率，因为仪表放大器的稳定时间 被增加为10T或更长。其中T=(R)(C)。图4-20.用于AI 单端模拟输入低通滤波器的SCB-68电路框图 National I nstruments|4-15第4章 为特殊功能添加组件模拟输出信号的低通平滑滤波器如要创建一个模拟输出的低通滤波器，在位置A放置一个电阻，位置B放置一个电 容。如图4-21所示。关于全部模拟输入通道的组件位置见表，4-2o图4-21.用于模拟输出低通滤波器的SCB-68电路框图数字触发器输入信号的低通数字滤波器对于PFIO,在位置R1添加电阻，在位置RC1添加电容。关于数字输入通道焊盘配置 的详细信息见图4-22o图4-22.用于数字触发器输入低通滤波器的SCB-68电路框图PFI 01144D GND低通滤波应用下列章节列举有用的低通滤波应用：模拟输入低通滤波应用下列应用可使用低通滤波：噪声滤波一低通滤波器可用于大幅衰减被测信号的噪