利用NI模拟量输出板卡LabVIEW输出正弦波形的方法

本文介绍两种利用PXIe-6738模拟量输出板卡通过LabVIEW编程输出正弦波形的方法。
本方案的前提需求为利用NI的模拟量输出板卡输出四路幅值-10~10V，频率0-10kHz可调正弦波形。
介绍方案之前做以下介绍性描述：
1、采样率：指硬件一秒内可采集或生成的采样点数（例如：PXIe-6738板卡最大采样率为1M/s，即代表该板卡1s内最多可生成1M个采样点）；
2、波形采样数：指一个完整波形包含的实际采样点数。
因此可得到结论：实际波形采样数=采样率➗波形频率

根据奈奎斯特定律，采样率不小于信号频率2倍时，采样信号方可无失真重建信号。为充分保持原始信号的形状，工程上采样率通常至少为原信号最高频率的5~10倍。
由于方案需要输出正弦波形，因此根据上文描述，波形采样数应不小于5。

方案1：
固定波形采样数，通过调节板卡采样率实现正弦波形输出
该方案LabVIEW程序框图如下

PS：由于RT程序中事件结构无法响应前面板动作，因此通过布尔2来控制频率和幅值的值改变事件。
本方案中通过LabVIEW自带的正弦函数发生器（SIne Waveform.vi）来生成一个完整周期的正弦波形，如图中下方while循环所示。其中，设置波形采样数为10（即保证采样率为原信号频率10倍），根据波形频率与波形采样数，确定该波形频率下的采样率为Fs=10*Frequency。
每次更改函数发生器生成的频率均生成一个新的Fs，并将该Fs设置为AO板卡采样时钟的采样率。
由于每次函数发生器只生成一个完整波形的正弦信号，因此需将AO板卡重生成模式设置为“允许重生成”，即AO板卡FIFO输出完毕且无新数据填充时，再次在FIFO中自动生成相同数据。设置“允许重生成”需注意必须保证AO任务开始时FIFO满载，对于本方案即意味着波形采样数=每通道采样数，因此需设置每通道采样数=10。

方案优点：本方案采用允许重生成模式进行波形的复制载入，不需要周期性对DAQmx write.vi进行写操作，解放了程序对资源的占用。
方案缺点：当波形频率变化较快且频率较低时，由于每次FIFO中加载一个完整周期的波形，必须等待FIFO清空时才能输出新生成的波形信号，对于实时性要求较高的应用场合将不满足使用要求。

方案2：
固定板卡采样率，通过调整波形采样数实现正弦波输出
方案程序框图
前面板与示波器显示

波形生成器程序框图

设置板卡DAQmx write.vi的写入周期为5ms，AO板卡采样率为100k，则5ms内AO板卡每通道实际输出500个采样点。
本方案中应设置重生成模式为“不允许重生成”，即必须保证任务开始后FIFO始终不为空，因此为避免由于定时精度偏差导致的写入采样数少于需求采样数，需在波形生成器中使产生采样数略大于500，同时设置DAQmx write.vi超时不为0，避免FIFO溢出。
在该方案中，固定了板卡的采样率，随着生成波形频率的增加，波形采样数随之减少，为保证采样率10倍于原始信号，该方案生成波形的频率上限为10kHz。

方案优点:本方案采用实时生成波形载入板卡FIFO的方式进行波形输出，通过调节定时循环周期即可适应不同的波形产生响应时间需求。
方案缺点：需要周期性调用DAQmx write.vi，增加了程序对资源的占用。

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