如何用SCPI指令实现双向直流电源输出电压序列的同步控制与数据采集？

要实现双向直流电源输出电压序列的同步控制与数据采集，需结合序列模式、触发同步、时间戳记录及外部设备联动等关键技术，以下是具体实现方法与SCPI指令示例：

一、核心实现步骤

1. 配置电压序列与同步参数

• 定义序列点：设置电压值、持续时间及跳转逻辑，部分电源支持同时配置电流序列。

  plaintextSOURce:LIST:COUNt 3                   ; 设置3个序列点SOURce:LIST:VOLTage:DATA1 0, 2       ; 第1点：0V，持续2秒
  SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 12, 2      ; 第2点：12V，持续2秒
  SOURce:LIST:VOLTage:DATA3 -12, 2     ; 第3点：-12V，持续2秒（双向输出）
  

• 启用序列模式：

  plaintextSOURce:LIST:FUNCtion ON               ; 启用序列功能SOURce:LIST:CYCLe OFF                 ; 禁用循环（单次执行）
  

2. 同步控制配置

• 外部触发同步：通过TTL信号同步序列启动与外部设备（如示波器、数据采集卡）。

  plaintextTRIGger:SOURce EXTernal               ; 选择外部触发源TRIGger:SLOPe POSitive                ; 上升沿触发
  OUTPut:TRIGger:DELay 0.1             ; 触发后延迟0.1秒输出（可选）
  

• 内部触发同步：若无需外部信号，使用软件触发启动序列。

  plaintextTRIGger:SOURce IMMediate              ; 内部触发
  

3. 时间戳记录与误差补偿

• 启用电源时间戳（部分电源支持，如Keysight N6700系列）：

  plaintextSYSTem:TIME:SYNC:EXT ON               ; 启用外部时间同步（如GPS或IEEE 1588）SYSTem:EVENT:LEV 1                    ; 启用事件记录
  

• 手动记录同步误差：通过查询序列启动状态与外部信号时间差计算误差。

  python# Python示例：记录触发信号发送与序列启动的时间差import timeext_trigger_time = time.time()  # 外部信号发送时刻while True:    index = int(power.query("SOURce:LIST:INDEx?"))    if index == 1:  # 序列已启动        actual_start_time = time.time()        breaksync_error = (actual_start_time - ext_trigger_time) * 1000  # 误差（毫秒）
  

4. 数据采集联动

• 同步触发数据采集设备：将电源的触发信号（Trigger Out）连接至示波器或数据采集卡的外部触发输入，确保电压变化与数据采集同步。
• 查询电源输出数据（部分电源支持实时查询）：

  plaintextMEASure:VOLTage?                      ; 查询当前输出电压MEASure:CURRent?                      ; 查询当前输出电流
  

二、完整操作流程示例

1. 初始化与复位

plaintextSYSTem:REMote                          ; 切换至远程模式*RST                                    ; 复位设备（可选）

2. 配置序列与同步

plaintextSOURce:LIST:COUNt 3                   ; 3个序列点SOURce:LIST:VOLTage:DATA1 0, 2
SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 12, 2
SOURce:LIST:VOLTage:DATA3 -12, 2
SOURce:LIST:FUNCtion ON                ; 启用序列
TRIGger:SOURce EXTernal               ; 外部触发
TRIGger:SLOPe POSitive                ; 上升沿触发
OUTPut:STATe ON                        ; 启用输出（等待触发）

3. 启动同步测试

• 外部触发：发送TTL信号至电源的Trigger In接口，电源启动序列。
• 内部触发：

  plaintextTRIGger:INITiate                      ; 发送触发信号
  

4. 数据采集与分析

• 示波器记录：配置示波器触发模式为外部触发，捕获电压波形并保存数据。
• 电源数据查询：

  python# Python示例：循环查询电压并记录import csvwith open("voltage_data.csv", "w") as f:    writer = csv.writer(f)    writer.writerow(["Time", "Voltage"])    for _ in range(100):  # 采集100个点        voltage = float(power.query("MEAS:VOLT?"))        current_time = time.time() - start_time        writer.writerow([current_time, voltage])        time.sleep(0.02)  # 采样间隔20ms
  

三、关键注意事项

1. 硬件连接：确保电源的Trigger In/Out接口与外部设备正确连接，避免信号干扰。
2. 触发时序：外部触发信号需与序列启动同步，延迟时间（OUTPut:TRIGger:DELay）需根据实际需求调整。
3. 厂商差异：不同品牌电源的指令可能不同（如Chroma使用PROG:LIST:VOLT:DATA#），需参考具体型号手册。
4. 数据精度：若电源不支持高精度时间戳，建议用示波器同时捕捉触发信号和电压变化，手动测量误差。

四、扩展应用

• 多设备同步：通过主从模式同步多台电源的序列跳转，适用于多通道测试。

  plaintextMASTER: SYST:COMM:SYNC:ROLE MASTER    ; 主设备SLAVE: SYST:COMM:SYNC:ROLE SLAVE      ; 从设备
  

• 动态序列修改：在跳转前动态更新序列点参数（如SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 15, 2）。