您是否考慮過(guò)在測(cè)試系統(tǒng)中使用模塊化示波器？

1. 概覽

無(wú)論是上升時(shí)間測(cè)量、信號(hào)周期測(cè)量抑或峰-峰值電壓識(shí)別，示波器在過(guò)去的50年一直是測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域極其寶貴的資源。從試驗(yàn)臺(tái)到機(jī)架堆疊式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，示波器一直是許多應(yīng)用的核心。隨著應(yīng)用需求的不斷變化和技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，示波器從問(wèn)世到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，且其功用并不唯一。新系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字示波器來(lái)滿足性能要求使得示波器的規(guī)范和功能也發(fā)生著變化。在這種變化下，您是否考慮過(guò)當(dāng)前模塊化儀器的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)如何影響示波器的變革？

如果您還沒(méi)有考慮使用模塊化示波器來(lái)替代傳統(tǒng)臺(tái)式示波器，請(qǐng)您想想以下這些問(wèn)題：

• 組合多個(gè)儀器來(lái)獲得所需的通道數(shù)需要多少空間？模塊化示波器可為高通道數(shù)系統(tǒng)節(jié)省工作臺(tái)和機(jī)架空間，例如在4U 19英寸的機(jī)架空間內(nèi)可組合多達(dá)68個(gè)通道。
  
• 臺(tái)式示波器組件的更新?lián)Q代速度有多快？采用模塊化示波器，您就可以根據(jù)需要更新組件，充分利用技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。
  
• 您測(cè)量需求的變化有多頻繁？傳統(tǒng)臺(tái)式波器采用一個(gè)基本的操作模板和一組測(cè)量功能來(lái)滿足某一標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。如果這些功能只能滿足您當(dāng)前的部分需求時(shí)應(yīng)該怎么辦？模塊化示波器使您可以靈活地根據(jù)您所需的方式來(lái)配置測(cè)量。

通過(guò)本文，您可以更加深入地了解臺(tái)式和模塊化示波器之間的差異。

2. 在使用完整功能的同時(shí)去除冗余，節(jié)省空間

示波器的內(nèi)部組件可以歸結(jié)為幾個(gè)主要部分。最重要的是模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，即在一定的頻率下進(jìn)行采樣并以特定的分辨率將模擬信號(hào)數(shù)字化。如果這一核心部分不準(zhǔn)確，那么測(cè)量結(jié)果就變得無(wú)意義。在轉(zhuǎn)換器之前，需要先進(jìn)行信號(hào)調(diào)理以充分利用轉(zhuǎn)換器的分辨率。您可以放大、衰減、濾波或耦合信號(hào)，以獲得最佳的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)束后，您需要將轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)搬移到某種形式的內(nèi)存中以進(jìn)行進(jìn)一步的處理或顯示。

這些關(guān)鍵部分定義了示波器的價(jià)值。在傳統(tǒng)臺(tái)式波器其余組件設(shè)計(jì)中，一部分用于使臺(tái)式儀器作為獨(dú)立的設(shè)備運(yùn)行（處理器、屏幕、電源、操作系統(tǒng)等），另一部分用于讓用戶控制示波器（按鈕、旋鈕、開(kāi)關(guān)等）。如果您的測(cè)試臺(tái)上僅需一臺(tái)示波器，而且您打算以手動(dòng)方式進(jìn)行操作，那么這是非常完美的技術(shù)組合。

但如果您有兩臺(tái)示波器，就會(huì)有冗余組件。您很有可能并不需要兩個(gè)處理器、兩個(gè)顯示器和兩個(gè)電源來(lái)完成任務(wù)。為什么要讓組件占用了那部分空間卻沒(méi)有起到任何作用呢？在構(gòu)建機(jī)架堆疊式系統(tǒng)時(shí)，冗余組件會(huì)快速增多。在評(píng)估這種應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮與運(yùn)行的生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行最少的人工交互，因此不要把機(jī)架高度浪費(fèi)在沒(méi)有用的顯示器上。

模塊化示波器仍沿用普通示波器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、前端調(diào)理和內(nèi)存/數(shù)據(jù)接口）的關(guān)鍵組件，并將這些組件以模塊化板卡的形式提供給用戶。為了減小尺寸，您可以使用共享PC技術(shù)，在原臺(tái)式示波器其他組件的空間添加多個(gè)模塊化示波器來(lái)滿足您的特定應(yīng)用需求，或者添加其他類型的儀器而不會(huì)有多余的組件，從而節(jié)省整體空間。

3. 讓您的系統(tǒng)跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐

示波器內(nèi)包含的各種技術(shù)以不同的速度發(fā)展變化。例如，您購(gòu)買示波器時(shí)，ADC很可能采用最先進(jìn)的技術(shù)，這一情況如果維持不了幾年，至少也會(huì)維持幾個(gè)月。ADC前面的信號(hào)調(diào)理可能也是這樣。但考慮一下示波器中來(lái)自PC行業(yè)的組件，比如處理器、內(nèi)存、顯示器等。這些元件可能幾天或幾周就會(huì)過(guò)時(shí)。在執(zhí)行處理器密集型任務(wù)時(shí)，難道您不想讓儀器至少擁有在性能上類似于智能手機(jī)的處理器？而如果您的臺(tái)式示波器已經(jīng)買了5到10年，那這個(gè)儀器基本上是不可能具有那樣的性能的。

示波器常用來(lái)執(zhí)行的一個(gè)處理器密集型任務(wù)是測(cè)量抖動(dòng)。您有沒(méi)有考慮過(guò)為什么抖動(dòng)測(cè)量需要這么長(zhǎng)時(shí)間？對(duì)于有一定年限的臺(tái)式示波器內(nèi)，除非購(gòu)買新的臺(tái)式示波器，否則基本上無(wú)法升級(jí)其內(nèi)嵌的古老處理器。使用模塊化示波器，您能夠以相同的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行同樣的測(cè)量，同時(shí)還可利用現(xiàn)代處理器和總線技術(shù)，進(jìn)而將測(cè)量時(shí)間縮短10倍。在臺(tái)式示波器中，即使將處理交由另一臺(tái)PC執(zhí)行，也是不可能實(shí)現(xiàn)這一速度提升的。因?yàn)镚PIB或以太網(wǎng)等通信總線在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)帶寬較低延遲較大。如果非要使用這一配置，就是在將適合的測(cè)量技術(shù)與過(guò)時(shí)的PC技術(shù)相結(jié)合，測(cè)量系統(tǒng)的速度也會(huì)因此受到影響。

使用模塊化示波器時(shí)，如果您想要縮短分析時(shí)間，可以選擇升級(jí)系統(tǒng)控制器。如果分析速度很重要，可以選擇最新的Xeon處理器來(lái)分析數(shù)據(jù)。不過(guò)，如果您更關(guān)心系統(tǒng)成本，則可選擇一款性價(jià)比較高的工控機(jī)。所以現(xiàn)在，您可以基于您的需求定義系統(tǒng)功能，而無(wú)需受限于供應(yīng)商定義的功能。

4. 選擇適合您應(yīng)用的功能

您的應(yīng)用可能需要進(jìn)行與其他人相同的測(cè)量，但很少整個(gè)應(yīng)用都是相同的。如果您需要的測(cè)量碰巧是傳統(tǒng)臺(tái)式示波器內(nèi)置的功能，而且您打算手動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，那么傳統(tǒng)的解決方案可能可以滿足您。但如果以后傳統(tǒng)臺(tái)式示波器無(wú)法滿足您的需求，您會(huì)怎么做呢？

使用模塊化示波器，儀器的功能由軟件定義，且軟件完全對(duì)用戶開(kāi)放。正如前面提到的，我們需要的示波器組件只是ADC、前端和存儲(chǔ)器（或數(shù)據(jù)總線）。傳統(tǒng)示波器的軟件是由某個(gè)人編寫用來(lái)執(zhí)行產(chǎn)品的一系列操作的。該軟件可能可以在PC上運(yùn)行，但通常情況下卻不是這樣，這一可用性由供應(yīng)商決定。由于該軟件依賴于連接在儀器端的數(shù)據(jù)，鑒于GPIB或以太網(wǎng)的緩慢數(shù)據(jù)傳輸，軟件處理結(jié)果的更新速度可能也會(huì)很慢。

當(dāng)您使用最快速PC總線（PCI Express）連接模塊化示波器時(shí)，您就可以接收所有的數(shù)據(jù)，并以任何您希望的方式處理數(shù)據(jù)。借助NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，您可使用簡(jiǎn)單的范例程序或提供了類似于傳統(tǒng)臺(tái)式示波器的軟件前面板來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)這一目的。使用最新的模塊化示波器，您甚至可以進(jìn)入儀器內(nèi)部，修改數(shù)據(jù)的打包方式或?qū)⑺惴ㄖ踩氲綌?shù)據(jù)流以獲得更高的性能。您可通過(guò)編寫軟件來(lái)控制儀器的工作方式，使其成為執(zhí)行所需任務(wù)的最高效儀器。

5. 轉(zhuǎn)換至模塊化示波器

正如模擬示波器會(huì)被數(shù)字示波器取代，臺(tái)式示波器用戶也正在轉(zhuǎn)換到模塊化方法上。模塊化示波器提供了臺(tái)式示波器開(kāi)箱即用的體驗(yàn)，同時(shí)提供了一個(gè)具有測(cè)量和通道功能且可支持現(xiàn)代技術(shù)的平臺(tái)，以幫助您滿足不斷變化的需求。查看這些資源，進(jìn)一步探索模塊化示波器帶給您的可能性，同時(shí)確定模塊化示波器是否是您應(yīng)用的正確選擇。