PXI 模块

NI PXI 模块和 PXIe 测量仪器

NI PXI 模块是模块化的测量、信号生成、开关、控制和通信仪器，安装在兼容的 PXI 或 PXI Express 机箱中。它们使工程师能够将多种仪器功能集成到一个同步的、软件控制的自动化测试平台中。

PXISOURCE 提供当前和传统的 NI PXI 和 PXIe 模块，用于数据采集、高速数字化、射频测试、半导体特性分析、开关、可编程电源、数字 I/O、FPGA 处理、传感器测量、工业通信和系统同步。

什么是PXI模块？

PXI 模块在 PXI 系统内部执行特定的测量或测试功能。机箱提供电源、散热、背板通信、时钟和触发资源，而控制器则运行操作系统、仪器驱动程序和测试应用程序。

与大多数独立式仪器不同，PXI 模块共享一个通用机箱，并通过背板交换触发信号、参考时钟和测量数据。这种架构支持包含多个同步仪器的紧凑型自动化系统。

一套完整的PXI测试系统通常包括：

兼容的PXI 或 PXIe 机箱；
嵌入式PXI 控制器或远程控制接口；
PXI 或 PXIe 测量和控制模块；
接线端子、电缆、射频连接或其他信号附件；
支持的 NI 驱动程序和应用软件

PXI模块的选择不应脱离系统其他部分而独立进行。模块类型、插槽兼容性、带宽、功耗、散热、控制器性能、线缆连接和软件支持等因素必须综合评估。

PXI 模块类别

模块类别
主要功能
重要选择因素
典型应用

PXI 数据采集：
模拟输入、模拟输出、数字 I/O 和计数器功能；
通道数、采样率、分辨率、输入范围、隔离度和同步采样；
自动验证、传感器采集和混合信号测试

PXI示波器和数字化仪：
高速时域波形采集；
模拟带宽、采样率、分辨率、记录长度、触发和通道数；
瞬态捕获、波形分析和电子设备验证

PXI射频和无线测试：
射频信号的生成、采集、分析和收发器测试；
频率范围、瞬时带宽、射频性能、同步性和数据吞吐量；
无线验证、雷达、通信和射频产品测试

PXI信号发生器
功能，任意波形和电激励生成；
波形类型、频率范围、采样率、输出范围、分辨率和同步；
器件激励、电路特性分析和自动化功能测试

PXI 可编程电源和 SMU
可编程电压或电流源，具备电测量功能。
电压和电流范围、源精度、测量分辨率、通道和保护功能均可实现。适用于
半导体、电池、电源管理和元件测试。

PXI 数字万用表
可进行精确的电压、电流、电阻及相关测量，
具有高分辨率、高精度、测量速度、输入保护和开关集成等优点，
可进行精确的电气测量和多点自动测试。

PXI 交换机
用于在仪器和被测设备之间路由信号。其拓扑
结构包括通道数、电压、电流、带宽、阻抗和继电器寿命。
信号路由、矩阵切换、射频切换和故障插入功能均可实现。

PXI 数字输入输出
逻辑监控、数字控制和模式生成；
逻辑电平、通道数、方向、时序、模式速率和电压阈值；
数字验证、设备控制和生产自动化

PXI计数器/定时器：
事件计数、频率测量、脉冲生成和编码器输入；
计数器数量、时基、分辨率、输入频率和触发；
频率测量、编码器测试和精密数字定时

PXI动态信号分析
低噪声同步声学和振动采集
支持IEPE，可对输入噪声、动态范围、采样率、耦合和抗混叠滤波进行调节，适用于
声音、振动、NVH和结构测试

PXI传感器测量功能
可采集热电偶、RTD、电桥、LVDT、振动及其他传感器信号。
传感器类型、激励方式、信号调理、隔离、量程和采样架构均可进行
测量。测量范围包括温度、应变、负载、压力、位置和机械性能。

PXI FPGA 和 RIO 模块
可重构硬件处理和定制数字或模拟接口
FPGA 资源、适配器模块、I/O 架构、数据吞吐量和开发软件
定制协议、确定性处理和专用控制

PXI半导体测试
参数、数字和混合信号器件特性表征，包括
引脚数、电压和电流范围、时序、多站点可扩展性和测试吞吐量，适用于
IC特性表征、晶圆测试和半导体生产测试。

PXI工业通信
与汽车和工业网络通信，
总线标准、端口数量、收发器类型、端接方式和软件API，用于
ECU验证、HIL测试和工业自动化。

PXI GPIB、以太网和 VXI 接口
可将外部或传统仪器连接到 PXI 系统。
接口标准、数据速率、控制器功能、电缆和驱动程序兼容性。
传统系统迁移和独立仪器的控制。

PXI/MXI接口
提供远程计算机控制和PXI系统扩展，支持
PCI Express的代数、通道宽度、主机适配器、线缆类型和拓扑结构，适用于
台式机、工作站、服务器和多机箱控制。

PXI 数据流
支持高速录制、回放和存储，
持续的吞吐量、存储容量、机箱带宽、控制器和冷却性能，支持
射频录制、高速数字化仪采集和长时间数据采集。

PXI同步分配
时钟、触发和定时参考，包括
参考源、时钟频率、触发路由、同步精度和机箱数量，以及
相位一致采集和同步多机箱系统。

PXI视觉
图像采集和机器视觉接口：
相机接口、图像速率、分辨率、触发、布线和处理要求；
自动化检测、科学成像和生产监控

PXI 配件
完善了模块到信号和系统的连接，包括
模块兼容性、连接器类型、引脚排列、信号额定值和电缆长度，以及
接线端子、电缆、适配器和替换系统配件。

如何选择合适的PXI模块

1. 定义所需的测试功能

首先要明确信号或设备的具体要求，而不是具体的型号。确定系统是否需要测量电压、电流、电阻、射频信号、数字信号、温度、应变、振动或频率，或者是否需要生成信号、提供电源或连接测试线路。

第一个决定是确定正确的模块系列。通用数据采集模块、高速数字化仪和动态信号模块虽然都能测量电压，但它们的设计针对的是不同的带宽、噪声、同步和信号调理要求。

2. 确认 PXI 或 PXI Express 兼容性

传统 PXI 模块使用基于 PCI 的背板，而 PXI Express 模块使用 PCI Express 链路。PXIe 机箱可能包含 PXIe 外围插槽、混合插槽和系统时序插槽，每种插槽的兼容性特性各不相同。

混合插槽可支持兼容的 PXIe 模块和部分混合兼容的 PXI 模块，但并非支持所有传统 PXI 产品。订购前请务必核对模块接口和机箱插槽的对应关系。

3. 定义信道数和信号范围

计算所需总通道数、每个模块的通道数以及预期的未来扩展需求。同时确认最大信号幅度、共模电压、输入阻抗、输出驱动和过载情况。

更高的通道密度可以减少机箱占用空间，但独立隔离或专用通道可能需要更多插槽。请预留足够的机箱容量，用于时序模块、交换机、控制器以及未来的扩展。

4. 确定精度和分辨率

ADC 或 DAC 的分辨率本身并不能决定测量精度。还需考虑增益误差、偏移、噪声、漂移、输入范围、校准不确定性和环境条件。

对于生产测试，应将总测量不确定度与被测器件 (DUT) 的容差和所需的保护频带进行比较。选择合适的最小量程可以提高有效分辨率，但该量程仍必须能够容纳正常信号、偏移和预期的过载。

5. 匹配采样率和带宽

根据实际信号选择采样率和模拟带宽。缓慢变化的温度测量与振动、瞬态、射频或高速数字应用的要求截然不同。

最大采样率不应被视为可用带宽。模拟前端响应、滤波、建立时间、通道复用和抗混叠特性也必须考虑在内。

6. 确定是否需要同时取样

多路复用模块按顺序测量各个通道，适用于许多通用应用。同步采样模块能够保持通道间的时序和相位关系，对于振动、功率、结构、声学和波形相关性测量至关重要。

7. 隔离和信号调理回顾

工业信号和传感器测量可能需要通道隔离、桥式整流器激励、IEPE 电源、热电偶冷端补偿、滤波或输入保护。请确认所选 PXI 模块是否包含所需的信号调理功能，或者是否需要外部附件。

8. 计算数据吞吐量

对于高速采集，请使用活动通道数、采样率和每次采样传输的字节数来估算连续有效载荷。请包含所有将同时运行的模块。

完整的数据路径包括模块接口、PXIe插槽、机箱段、控制器连接、系统内存、存储设备和应用软件。任何环节的瓶颈都可能降低持续性能。

9. 检查触发和同步

确定各模块是否必须共享启动触发、采样时钟、参考时钟或时间戳。除非配置并支持所需的定时路径，否则安装在同一机箱中的仪器不会自动同步。

多机箱、相位一致的射频和紧密相关的采集系统可能需要专用的同步硬件和精心设计的时钟和触发分配方案。

10. 检查电源和散热情况

高性能射频、FPGA、数字和存储模块比低速仪器需要更高的插槽功率和更大的风量。请确认每个插槽的散热情况、机箱总功率以及多个高功率模块并排安装时的热效应。

PXI模块、机箱和控制器兼容性

系统组件
需要验证的内容
常见兼容性风险

PXI/PXIe 模块
外形尺寸、连接器、总线类型、带宽、功耗和散热，
假设每个 PXI 模块都可以安装在每个 PXIe 插槽中

机箱
插槽图、混合插槽、系统时序插槽、段带宽和散热：
物理插槽数量充足，但兼容插槽或带宽不足

控制器
处理器、内存、PCIe带宽、操作系统和接口。
控制器无法处理或存储组合模块数据速率。

软件
驱动程序、操作系统、LabVIEW、TestStand 和 API 兼容性：
已验证的软件环境不支持新硬件

连接
端子、电缆、分线器、射频连接器和引脚图。
订购模块时无需订购所需的信号接入附件。

校准
校准周期、文档和可追溯性要求
测量硬件到货时缺少必要的校准记录

软件和驱动程序支持

NI PXI 模块根据其功能使用不同的仪器驱动程序。常见的示例包括 NI-DAQmx、NI-SCOPE、NI-DMM、NI-SWITCH、NI-DCPower、NI-FGEN、NI-RFSA、NI-RFSG、RFmx、NI-VISA 和 FlexRIO 软件。

NI Measurement & Automation Explorer 通常用于识别已安装的硬件、运行自检、检查设备配置和管理校准信息。然后可以使用 LabVIEW 和 TestStand 创建测量应用程序和自动化测试序列。

在为现有系统购买硬件之前，请确认：

支持的操作系统版本；
所需的 NI 驱动程序和运行时版本；
LabVIEW 或 TestStand 兼容性；
32 位或 64 位应用程序要求
；实时和 FPGA 开发软件要求；
第三方库和自定义代码依赖项；
分析和测量软件的许可要求

较新的 PXI 模块可能提供更高的规格，但仍然需要更新的驱动程序、操作系统、连接器、电缆或应用程序 API。除非已确认完全兼容，否则应将旧模块的替换视为系统迁移。

NI PXI 模块示例

型号
独特类别
核心功能
最佳匹配

PXIe-6365
多功能数据采集
卡集成了模拟输入、模拟输出、数字 I/O 和计数器功能，
可进行混合信号验证和自动数据采集。

PXIe-5842
矢量信号收发器
将射频信号生成和分析集成于 PXIe 仪器中，
可用于宽带射频、无线、雷达和半导体测试。

PXI-4472
动态信号采集卡，
可同时采集多个动态输入通道，用于声学和振动测量，适用于
声学、振动和结构测试。

PXI-6651
定时和同步
路由参考时钟和触发信号，用于同步 PXI 系统，
协调多个仪器和机箱。

这些型号代表不同的PXI仪器系列，并非直接替代品。最终选择应基于所需的测量功能、规格、机箱架构和软件环境。

PXI 模块的典型应用

自动化生产和功能测试系统；
半导体特性分析和多站点器件测试；
射频、微波、雷达和无线验证；
汽车ECU和硬件在环测试；
航空航天、航空电子和国防系统验证；
高速波形采集和瞬态记录；
电子元件和电源管理测试；
声学、振动、结构和NVH测量；
工业控制和通信验证；
科学研究和实验室自动化

传统PXI模块更换

更换已停产的 PXI 或 PXIe 模块，仅仅匹配其基本功能是不够的。新模块可能采用不同的连接器、通道架构、输入范围、总线接口、驱动程序或校准方法。

在批准替代方案之前，请比较以下内容：

完整型号和部件号；
PXI 或 PXI Express 外形尺寸；
机箱插槽和连接器兼容性；
通道数和电气范围；
精度、分辨率、采样率和带宽；
触发和同步特性；
接线端子、电缆和连接器引脚排列；
操作系统和驱动程序兼容性；
应用程序 API 和现有软件代码；
校准和系统重新验证要求

对于经过验证的生产设备，采购相同的模块型号可能比更换硬件并重新验证整个测试站造成的工程风险更小。

PXI模块采购和询价指南

请提供以下信息以便准确选择模块和报价：

确切的 NI 型号和完整部件号；
所需数量和产品状况；
测量、生成或切换要求；
信号类型、范围、频率和预期带宽；
所需通道数和采样率；
精度、隔离度和同步要求；
现有 PXI/PXIe 机箱和控制器型号；
所需接线端子、电缆和附件；
操作系统和 NI 驱动程序版本；
校准文档要求；
所需交货日期和目的地

对于完整系统，请提供完整的物料清单，以便我们能够一起审核模块、机箱、控制器和配件。对于二手硬件，请索取设备识别结果、自检信息以及与模块类型相符的功能通道测试报告。

常问问题

PXI 模块和 PXIe 模块有什么区别？

传统的 PXI 模块通过基于 PCI 的背板进行通信，而 PXIe 模块则使用 PCI Express 链路以实现更高的吞吐量。它们使用的背板连接器也不同。兼容性取决于具体的模块和机箱插槽类型。

PXI模块可以安装在PXIe机箱中吗？

部分兼容混合模式的 PXI 模块可以安装在兼容的 PXIe 混合插槽中。标准的 PXIe 外设插槽并非自动支持传统的 PXI 模块。安装前请检查机箱插槽图和模块连接器。

一个PXI系统可以使用不同类型的模块吗？

是的。PXI 的一大优势在于能够将采集、射频、交换、数字 I/O、电源、FPGA 和通信设备集成在一个平台上。整个配置必须在机箱兼容性、带宽、功耗和散热限制范围内。

我如何知道我需要哪个PXI模块？

首先确定所需的测试功能、信号类型、范围、通道数、精度、采样率、带宽、隔离度和时序要求。然后确认机箱、控制器、驱动程序和附件的兼容性。

PXI模块是否包含接线端子和电缆？

不一定。许多模块需要单独订购接线端子、连接器、射频电缆、分线电缆或适配器。订购前请检查完整的信号路径。

较新的PXI模块可以直接替换已停产的型号吗？

并非总是如此。连接器、范围、通道架构、驱动程序、时序和应用程序 API 的差异可能会导致无法直接替换。现有生产系统可能需要进行软件更改和重新认证。

同一机箱内的模块会自动同步吗？

不。机箱提供时钟和触发资源，但仪器必须支持所需的信号路径并正确配置。高级系统或多机箱系统可能需要专用同步模块。

哪些因素限制了 PXIe 数据流的性能？

性能可能受到模块接口、所选插槽、机箱段、控制器连接、系统内存、存储或软件的限制。必须对整个数据路径上的可持续吞吐量进行评估。

推荐的PXI模块系列

使用PXI 数据采集进行一般混合信号测量，使用PXI 示波器和数字化仪进行高速波形捕获，使用PXI 射频和无线测试进行通信和微波系统测试，或使用PXI 电源和 SMU进行可编程源和精密电测量。

相关 NI 测量平台

对于便携式或分布式传感器采集，可选择CompactDAQ 系统；对于嵌入式实时和 FPGA 控制，可选择CompactRIO 系统；对于无需 PXI 机箱的直接计算机测量，可选择PCI 和 USB 仪器。

来自 PXISOURCE 的 NI PXI 模块

PXISOURCE 为工程师、实验室、系统集成商和采购团队提供 NI PXI 模块选型、机箱和控制器兼容性评估、配件匹配、现有产品采购和旧系统替换方面的支持。请提供所需的型号、应用、机箱配置、软件环境和产品状态，以便我们为您提供技术匹配的报价。