如何通过SCPI指令实现双向直流电源的序列输出与外部信号同步？

要通过SCPI指令实现双向直流电源的序列输出与外部信号同步，需结合序列模式（List Mode）、触发同步（Trigger Synchronization）及同步接口（Sync Interface）功能，以下是分步骤的详细实现方法：

一、核心功能需求与SCPI指令对应

1. 序列模式（List Mode）
   用于预设多段电压/电流输出，每段可独立设置参数（如电压、电流、持续时间）。
   • 设置序列点数：

     scpiSOURce:LIST:COUNt <N>  // N为序列点数（如5个点）
     

   • 设置电压/电流列表值：

     scpiSOURce:LIST:VOLTage <V1>, <V2>, ..., <VN>  // 设置N个电压点（单位：V）SOURce:LIST:CURRent <I1>, <I2>, ..., <IN>  // 设置N个电流点（单位：A）
     

   • 设置每段持续时间（延迟）：

     scpiSOURce:LIST:DWELl <T1>, <T2>, ..., <TN>  // T1~TN为每段持续时间（单位：秒）
     

2. 触发同步（Trigger Synchronization）
   通过外部信号（如TTL电平）或内部触发启动序列输出，确保多设备同步。
   • 选择触发源：

     scpiTRIGger:SOURce EXTernal  // 外部触发（如TTL信号）TRIGger:SOURce IMMediate // 内部触发（软件触发）
     

   • 设置触发边沿：

     scpiTRIGger:SLOPe POSitive  // 上升沿触发TRIGger:SLOPe NEGative  // 下降沿触发
     

   • 配置触发延迟（可选）：

     scpiOUTPut:TRIGger:DELay <T>  // 触发后延迟T秒输出（如0.1秒）
     

3. 同步接口（Sync Interface）
   多设备同步时，通过硬件接口（如BNC或香蕉插头）连接主设备的Sync Out与从设备的Sync In，确保时钟同步。
   • 主设备配置：

     scpiSYSTem:COMMunicate:SYNC:ROLE MASTER  // 设置为主设备SYSTem:COMMunicate:SYNC:OUTput ON    // 启用同步输出信号
     

   • 从设备配置：

     scpiSYSTem:COMMunicate:SYNC:ROLE SLAVE   // 设置为从设备SYSTem:COMMunicate:SYNC:INput ON     // 启用同步输入
     

二、完整操作示例

场景：两台双向直流电源同步输出，主设备通过外部TTL信号触发从设备。

1. 硬件连接

   • 主设备Sync Out → 从设备Sync In（确保时钟同步）。
   • 外部TTL信号接入主设备Trigger In接口。

2. 主设备配置

   scpiSYSTem:REMote  // 切换至远程模式SYSTem:COMMunicate:SYNC:ROLE MASTER  // 设置为主设备
   SYSTem:COMMunicate:SYNC:OUTput ON    // 启用同步输出
   
   // 配置序列模式（3个点，每段延迟5秒）
   SOURce:LIST:COUNt 3
   SOURce:LIST:VOLTage 0, 24, 12
   SOURce:LIST:DWELl 5, 5, 5
   
   // 配置触发（外部上升沿触发）
   TRIGger:SOURce EXTernal
   TRIGger:SLOPe POSitive
   OUTPut:STATe ON  // 准备输出（等待触发）
   

3. 从设备配置

   scpiSYSTem:REMoteSYSTem:COMMunicate:SYNC:ROLE SLAVE   // 设置为从设备
   SYSTem:COMMunicate:SYNC:INput ON     // 启用同步输入
   
   // 配置序列模式（与主设备相同参数）
   SOURce:LIST:COUNt 3
   SOURce:LIST:VOLTage 0, 24, 12
   SOURce:LIST:DWELl 5, 5, 5
   
   OUTPut:STATe ON  // 准备输出（等待同步信号）
   

4. 启动同步输出

   • 外部TTL信号上升沿到达主设备Trigger In，主设备启动输出，并通过Sync Out发送同步信号至从设备。
   • 从设备接收同步信号后立即启动输出，实现两台电源同步。

三、关键注意事项

1. 时序精度
   • 若需纳秒级同步，优先使用硬件触发（如TTL信号）而非软件触发。
   • 确保同步接口连接牢固（如BNC线缆无松动）。
2. 参数范围验证
   • 序列中的电压/电流值、持续时间需在电源规格范围内（如最大电压40V、最大电流100A）。
   • 触发延迟时间需合理设置，避免丢步或错位。
3. 错误处理
   • 若指令执行失败，通过以下命令查询错误代码：

     scpiSYSTem:ERRor?  // 返回错误代码（如"-221"表示参数冲突）
     

   • 检查电源状态（如是否处于远程模式、触发源是否配置正确）。
4. 厂商差异
   • 不同厂商电源的SCPI指令可能存在差异（如SYNC子系统命名）。
   • 示例：
     • Keysight N6700系列：

       scpiTRIGger:SOURce BUS  // 通过总线触发TRIGger:TRANsition IMMEDIATE  // 立即触发
       

     • Chroma 62000P系列：

       scpiSYSTem:SYNC:MASTER ON  // 启用主设备同步SYSTem:SYNC:SLAVE ON   // 启用从设备同步
       

     • ITECH IT6000系列：

       scpiTRIGger:TYPE EXT  // 外部触发类型TRIGger:DELAY 0.01  // 触发延迟10ms