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GE VMIVME-3125 模拟输入板
时间: 2025-08-14浏览次数：
GE VMIVME-3125 模拟输入板
GE VMIVME-3125 模拟输入板
产品概述
VMIVME-3125 是一款灵活、低成本的模拟输入板，采用 VMEbus 6U 单高度格式，提供 16 个差分或 32 个单端模拟输入通道，通过 12 位分辨率的模数转换器（ADC）对通道进行数字化处理。该板无需软件设置，上电或系统复位后会自动开始扫描所有输入通道，转换数据存储在双端口内存中，可立即通过 VMEbus 访问，还具备内置自测试（BIT）功能，输入电压范围和增益可通过跳线用户可编程，VMEbus 基地址和访问模式可完全选择。
核心特性
16 个差分或 32 个单端模拟输入通道。
1 个 12 位 A/D 转换器，内置跟踪保持功能。
所有输入自动扫描，总速率为 40 kHz。
无需软件初始化即可开始扫描。
输入范围从 ±50 mV 到 ±10 VDC。
输入过压保护，模拟输入在 50 kHz 处进行低通滤波，可选附加 40 Hz 低通滤波器子板。
支持离散线或大规模端接电缆。
输入下拉电阻防止输入浮动。
支持在线和离线内置测试（BIT）。
跳线可编程增益为 x1、x10、x100。
可选 A/D 范围为 ±5 VDC、±10 VDC 和 0 至 10 VDC。
数据访问方式：D16、D08 (EO)、D08 (O)。
前面板 LED 指示灯。
模拟地和数字地之间 1000 VDC 隔离。
可选 0 - 20、4 - 20 和 5 - 25 mA 电流输入范围。
工作原理
功能组成：主要包括 VMEbus 接口、模数转换器（ADC）和控制逻辑、模拟输入多路复用、增益和转换、BIT 电压参考和多路复用器、板 ID 寄存器等功能部分。
VMEbus 接口：通信寄存器在内存中映射为 64 个 16 位字（128 字节），可位于 VMEbus 短 I/O 空间内的任何 128 字节边界上，能配置为响应短监控或短非特权数据访问。
模数转换控制和时序：有两种操作模式，即连续扫描所有 16 或 32 个模拟输入通道，以及停止扫描并锁定到单个通道。使用 12 位 ADC，转换时间为 8.5 μsec，通道采集周期每 25 μsec 一次，总扫描速率为 40 kHz，ADC 内置的跟踪保持器可防止转换周期中变化的信号产生错误读数。
内置测试参考：配备可编程精密电压参考，用于板的内置测试（BIT），选中时 BIT 电压通过可编程增益放大器馈送到 ADC，绕过通道 0 上的外部模拟输入，用户可在初始板安装期间或实时系统自诊断时启用 BIT。
模拟输入：前面板连接器提供 16 个差分或 32 个单端模拟输入，建议使用差分模式以降低噪声和提高共模抑制比，未使用的输入应接地，板上差分输入的低端有内部 22 MΩ 下拉电阻。
低通滤波器：提供无源单极点低通输入滤波器，正常 -3 dB 截止频率为 50 kHz，还可配置附加子板提供 40 Hz 截止频率的低通滤波器。
输入多路复用器：有两级模拟多路复用，32 个输入中的每个都通过四个 8x1 第一级模拟输入多路复用器之一选择，第二级多路复用器配置为 4x2 板，选择第一级输出信号之一或两个以提供单端或差分操作模式，还可选择 BIT 参考电压。
可编程增益仪表放大器：输入通道选中并通过输入多路复用器后，作为差分输入进入可编程增益放大器，差分放大器抑制共模噪声，并将缩放的单端输出输送到 ADC，硬件可跳线设置增益为 1、10 和 100。
通道 sequencer 和双端口 RAM 存储器：通常在扫描模式下运行，上电或复位后立即开始转换，A/D 转换完成后，双端口控制逻辑获取转换数据并存储在通道的相应双端口寄存器中，通道计数器递增，选择下一个要多路复用到 ADC 的通道，所有输入通道转换和存储后，通道计数器复位并再次开始通道扫描序列，可通过控制 / 状态寄存器中的停止自动扫描位使通道 sequencer 在当前地址处停止。
板 ID 寄存器：VMIVME-3125 寄存器组的第一个位置是只读板 ID 寄存器，值为 $37，用于通用系统软件自动确定已安装的板卡。
内置电源转换器和 ADC 电源：模拟电路的电源由板载 DC - DC 转换器提供，将 VMEbus 的 +5 VDC 转换为稳压的 ±15 VDC，ADC 的 +5 VDC 逻辑电源由板载稳压器提供，还使用单独的 +5 V DC - DC 转换器为 ADC 提供隔离的模拟地。
配置与安装
拆包程序：组件可能对静电放电敏感，处理时需将板放在导电材料上，拆包后检查是否有运输损坏，如有损坏需向承运人提出索赔并报告给 GE。
物理安装：断电安装，将板插入机箱的适当插槽，确保正确对齐和定向，平稳滑向 mating 连接器直至牢固就位。
跳线安装
板地址：占用 128 个连续字节的短 I/O 地址空间，基地址由跳线 E6 至 E14 控制，安装的跳线对应二进制 0，未安装的对应二进制 1，工厂默认地址为短 I/O $0000（所有跳线安装）。
地址修改器：跳线 E16 确定响应的访问模式，包括监控、非特权或两者。
输入配置：三个跳线（J4、J5 和 E5）用于配置单端或差分输入，两个跳线（E1 和 E2）控制输入电压范围，两个跳线（E3 和 E4）控制增益，还有滤波器相关跳线，工厂默认配置为单端、±10 V 范围和单位增益。
模拟输入连接器描述：通过前面板 37 针 D 型连接器 P3 进行 16 个差分或 32 个单端模拟输入连接，有相应的引脚和信号分配。
校准程序：为获得模拟测量的指定精度，需针对所需的范围和输入拓扑进行校准，首先执行仪表放大器偏移和 BIT 电压校准，然后选择相应输入拓扑的偏移和增益校准程序，校准需要 5 位数字电压表（DVM）和精密电压参考等设备。
编程
内存映射：占用 128 字节的地址空间，包括四个信息和控制寄存器以及转换数据寄存器，根据板的跳线配置（单端或差分输入，差分输入的正常或最大缓冲区）有不同的内存映射表。
寄存器描述
板 ID 寄存器：8 位只读寄存器，偏移量 $00，值为 $37，用于唯一标识板卡。
配置寄存器：8 位只读寄存器，偏移量 $01，指示当前配置，包含输入模式和滤波器带宽等信息。
控制 / 状态寄存器：8 位读 / 写寄存器，偏移量 $02，允许软件控制板并指示其当前状态，包括停止自动扫描、最大缓冲区、补码、模式位、LED 关闭等位功能。
通道指针寄存器：8 位只读寄存器，偏移量 $03，通常保存当前正在采样和转换的输入通道号，在特定配置下可确定最近更新的数据寄存器。
数据寄存器：根据最大缓冲区位的状态有 16 或 32 个数据寄存器，从偏移量 $40 开始，每个包含其相关通道的 12 位转换数据，数据在 16 位数据寄存器内右对齐。
内置测试功能：能通过向通道 0 输入施加各种内部参考电压来测试功能，主机软件可读取通道 0 的值并与预期值比较，不同范围和增益设置下有相应的 BIT 值表。
范围和增益确定：模拟增益和范围可由用户设置，但软件无法直接读取这些设置，不建议通过 BIT 电压刺激来确定当前设置，因为板必须校准到单一增益和范围设置。
以字节形式访问数据：数据寄存器通常应使用单个 16 位字传输访问，也可使用两个连续的字节传输访问，但存在数据更新导致混乱的风险，可通过暂停自动扫描或确保字节访问连续且不受干扰来避免。
电流输入选项：VMIVME-3125-200 和 VMIVME-3125-300 选项提供不同的终端电阻，ADC 输入电压与电流范围相关，可通过公式计算电流信号。
