(千兆以太网通信版本： PB-ESR-Pro-500M-Net) (PCIe总线高速通信版本： PB-ESR-Pro-500M-PCIe)

用户手册

更多详情还可以参考神电PB板卡实战演示这个视频教程（https://b23.tv/Sl6QsgJ）

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神电PulseBlaster-ESR-PRO

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神电测控. 已尽最大努力验证设备的正确运行。本版本设备不适合用于PulseOut设备故障可能危及设备或人员安全的系统。

1、产品概述                                                                     

神电PulseBlaster-ESR-PRO™（脉冲发射器ESR专业版）是一款高速、智能的脉冲/模式/延迟发生器，专为输出精确定时的时序而设计。PulseBlaster-ESR-PRO的智能性源于其内置的微程序控制器核心，该核心被昵称为PulseBlaster™（脉冲生成发射器）。该控制器能够执行指令，使其能够像通用微控制器一样控制程序流程。PulseBlaster-ESR-PRO的高速性源于其最高可达500MHz的可用时钟频率。

应用领域

PulseBlaster设备广泛应用于电子，核和四极共振试验（ESR，NMR，NQR），这些技术在材料科学、化学和物理研究中十分重要；如通信激光控制和固态物理实验等先进技术应用，展示了脉冲发生器在高精度和高要求场合的应用能力；同时，也用于质谱分析和相关检测技术，以及超声波、雷达和医疗成像等领域。

神电PulseBlaster-ESR-PRO的微程序控制器核心与通用微控制器的不同之处在于，它包含一组专为时序和控制应用开发的高度优化指令。PulseBlaster-ESR-PRO处理器的一个独特显著特征是，指令的执行时间可由用户编程设置。这一特征使PulseBlaster-ESR-PRO处理器能够以变化极大的更新速率（从ns纳秒到数月）执行复杂的时序模式，且恒定设置精度仅为一个时钟周期。

2、板卡架构                                                                     

2.1、板卡框图

图1展示了神电PulseBlaster-ESR-PRO系统的总体架构。主要组成部分包括BRAM（静态随机存取存储器）、PulseBlaster核心、集成总线控制器（FPGA）、计数器和输出缓冲器。整个逻辑设计（包括BRAM存储器和输出缓冲器）都集成在单个硅芯片上，构成片上系统设计。用户可通过PCIe（外围组件互连 Express）总线或Ethernet（千兆以太网）或者SFP+光纤对系统进行控制。

图1：神电PulseBlaster-ESR-PRO 板卡架构

时钟振荡器信号源可以取自板载TCXO晶振也可以外接高精度OCXO恒温晶振

2.2、输出信号

神电PulseBlaster-ESR-PRO支持24路数字输出信号线。Ethernet、PCIe和SFP光纤这3类通信接口板卡上，所有24路信号线均连接到了板载SMA或者BNC连接器。输出信号阻抗匹配为50欧姆。

24路独立控制的数字输出脉冲电平符合3.3V LVTTL电平标准，每路/每位能够提供±24 mA的电流。需要注意的是，这一电流足以向132欧姆的负载提供信号，但如果需要更大的电流，可将各个位/通道并联驱动。备注：如果需要5V TTL电平标准可选用神电转接卡。

2.3、时序特征

神电PulseBlaster核心的时序控制器接受50MHz的内部（板载TCXO）或者外部（OCXO）晶体振荡器输入。输入频率在内部进行倍频。神电PulseBlaster-ESR-PRO可提供最高500MHz的内部时钟频率。时序控制器的创新架构允许处理简单时序指令（延迟最长可达2³²个时钟周期，在500MHz时钟下为8.59秒）或双长度时序指令（最长可达2⁵²个时钟周期，在500MHz时钟下超过100天！）。无论时序指令的类型如何，任何延迟的时序分辨率都保持恒定，仅为1个时钟周期（例如，500MHz时钟下，脉宽步长可以设置为2ns(纳秒)）。

神电PulseBlaster核心时序控制器的最小指令时间非常短，仅为6个时钟周期。在500MHz时钟下，这相当于12ns(纳秒)的机器指令时间。神电PulseBlaster-ESR-PRO还能够在所有输出端生成最短为1个时钟周期的脉冲。短脉冲功能需要更新FPGA固件才可以实现。

2.4、指令集

神电PulseBlaster核心配备一组指令，用于创建高度灵活的脉冲程序流程控制。FPGA允许程序包含分支、子程序和最多8级嵌套的循环，所有这些都有助于用户创建密集的脉冲程序，以循环执行重复事件，这在众多多维光谱和成像应用中特别有用。

2.5、外部触发

神电PulseBlaster-ESR-PRO可通过专用硬件线路进行外部触发和/或复位。这些线路结合了触发的便利性（例如，在门控中）和“停止/复位”线路的安全性（取决于固件）。

2.6、总结

神电PulseBlaster-ESR-PRO是一款多功能、高性能的脉冲/模式TTL/LVTTL信号发生器，工作速度最高可达500MHz（参见固件设计），能够生成每指令2ns纳秒至10⁴天的脉冲，以及每指令12ns纳秒至8.59秒的间隔（使用500MHz时钟信号）。它可容纳带有高度灵活控制命令的脉冲程序，最多可达32768条指令字。其大电流输出逻辑位可独立控制，未端输出电压为3.3V LVTTL或者5V TTL。

3、规格参数                                                                     

3.1、TTL规格参数

·       24路独立控制的数字输出线（LVTTL电平，未端输出逻辑“1”为3.3V电平）

·       Ethernet/PCIe/SFP光纤板卡配备24个SMA或者BNC连接器，输出阻抗为50欧姆

·       每路输出线的脉冲/延迟可调节

·       每路输出线的输出电流最大为24 mA

3.2、脉冲参数

·       外部触发和复位电平：3.3V LVTTL电平

·       500MHz 设计

•               最短脉宽步长：2 ns

•               最短脉冲宽度：12 ns

•               最长脉冲/间隔：104 天 (使用长延迟指令)

•               脉冲/间隔分辨率：2 ns

•               指令数量：4096行

3.3、脉冲程序控制流程（通用）

·       循环层数：最大8层Loop循环嵌套

·       循环次数：20位循环计数器（最大1,048,576次循环）

·       子程序：最多8级嵌套

·       等待触发：4个时钟周期延迟（500MHz时钟下为8ns），持续时间可调整至0.89秒

·       最大可重触发频率：50MHz

7、实际运行效果（示波器观察）

图6(a)：生成2147483647个高低电平脉宽均为12ns的方波脉冲信号（周期=24ns）

图6(b)：示波器采集到的周期为24ns的方波信号（通道1通道2周期=24ns）

图7(a)：生成2147483647个高低电脉宽平均为14ns的方波脉冲信号（周期=28ns）

图7(b)：示波器采集到的周期为28ns的方波信号（通道1通道2周期=28ns）

图8(a)：生成含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：1-1-1）

图8(b)：示波器采集到的含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：1-1-1）

图9(a)：生成含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：2-1-1）

图9(b)：示波器采集到的含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：2-1-1）

图10(a)：生成含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：2-2-2）

图10(b)：示波器采集到的含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：2-2-2）

图11(a)：生成含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：3-2-1）

图11(b)：示波器采集到的含有两层循环嵌套的ms量级的脉冲信号（循环嵌套次数：3-2-1）

图12(a)：生成含有两层循环嵌套的us量级的脉冲信号（循环嵌套次数：4-3-2）

图12(b)：示波器采集到的含有两层循环嵌套的us量级的脉冲信号（循环嵌套次数：4-3-2）

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