多通道时序控制与模拟输出协同应用

应用

在冷原子物理实验中，实现对原子的“冷却 - 囚禁 - 选态 - 激励 - 探测”全流程操控，是开展量子精密测量、量子信息等领域前沿研究的关键技术基础。

本案例客户在搭建高精度冷原子实验系统时，需要模拟16路数字触发信号和4路模拟电压控制信号，以复现设备在启动、运行、故障等不同工况下的输入逻辑，从而验证执行机构在多输入条件下的动作精度与响应特性。该实验旨在通过精准的能态操控与探测，为后续的量子测量应用提供可靠的技术支撑。

挑战

实验面临的核心挑战在于数字信号与模拟信号需要在时间维度上实现精准协同。16路数字输入信号各自要求独立配置延时、持续时间及电平初始状态，以模拟不同传感器的触发时序；4路模拟输出电压信号需严格设定电压变化斜率（变化时间）、延时与保持时间，并与数字信号的时序保持亚毫秒级对齐。任何时序上的偏差（超过0.1 ms）都可能导致执行机构响应失准，影响实验数据的可靠性。并且多通道、多参数的独立配置与协同控制对测控系统的同步性能和软件灵活性提出了极高要求。

解决方案

针对上述挑战，客户采用了基于PXIe平台的简仪科技 PXIe-2518G2机箱，并搭配 PXIe-5411数字I/O模块与PXIe-5711模拟输出模块的组合方案。PXIe-5411提供16路数字输出，可独立配置每路信号的延时、运行时间及初始电平状态，完美复现复杂触发逻辑；PXIe-5711则支持4路模拟输出的电压曲线编程，涵盖斜率、延时、保持时间等参数。两种模块通过PXIe-2518G2机箱的背板同步总线实现硬件级精准协同，确保数字与模拟信号的时序严格对齐。

在实际操作中，用户通过“加载配置”功能导入预设时序参数，检查各通道设置是否匹配“设备启动—稳定运行—紧急停机”等测试场景。点击“开始”按钮后，两模块同步触发输出，并通过示波器和逻辑分析仪实时监控信号质量。若发现偏差，可利用“保存配置”功能调整参数并重新测试，直至数字与模拟信号的协同误差小于0.1 ms，完全满足执行机构的响应精度要求。

使用的简仪产品

硬件

PXIe-2518G2：带时钟槽9槽PXI/PXI Express混合机箱

PXIe-5411：32 通道高速数字I/O (HSDI/O)模块

PXIe-5711：高精度0.02%，32通道，16位，2 MS/s 模拟输出模块

软件

SeeSharpTools：锐视测控软件开发工具包

为什么选择简仪

锐视测控平台：锐视测控平台使用C# 语言开发，提供了一个强大且易于使用的开发环境，帮助客户快速实现项目开发。

成熟的产品：简仪产品经过长期市场验证，具有可靠的性能和稳定性。

POC验证服务：简仪提供售前的POC(原理验证)服务，帮助客户验证产品性能和适用性。

高精度：简仪的产品满足了客户对测试精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比国外品牌，简仪的解决方案不仅性能更优，而且在成本上具有明显优势，降低了客户的整体测试成本。

供货速度：简仪能够快速供货，确保项目按时进行。

技术支持和快速响应能力：简仪提供优质的本地化技术支持，快速响应客户需求，帮助客户解决问题，确保了测试任务的顺利进行。

简仪科技提供的方案不仅实现了16路数字信号与4路模拟信号的独立编程与亚毫秒级协同，更通过硬件背板同步机制将协同误差稳定控制在0.1 ms以内，彻底消除了时序偏差对实验结果的干扰。从“冷却”到“探测”，简仪产品以可靠的性能支撑起冷原子全流程操控的每一个关键环节，为量子精密测量与量子信息研究提供了坚实的测控底座。