您是否考慮過在測試系統(tǒng)中使用模塊化示波器？

1. 概覽

無論是上升時間測量、信號周期測量抑或峰-峰值電壓識別，示波器在過去的50年一直是測試測量領(lǐng)域極其寶貴的資源。從試驗臺到機(jī)架堆疊式自動測試系統(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，您是否考慮過當(dāng)前模塊化儀器的發(fā)展趨勢會如何影響示波器的變革？

如果您還沒有考慮使用模塊化示波器來替代傳統(tǒng)臺式示波器，請您想想以下這些問題：

• 組合多個儀器來獲得所需的通道數(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個通道。
  
• 臺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。
  
• 您測量需求的變化有多頻繁？傳統(tǒng)臺式波器采用一個基本的操作模板和一組測量功能來滿足某一標(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)您所需的方式來配置測量。

通過本文，您可以更加深入地了解臺式和模塊化示波器之間的差異。

2. 在使用完整功能的同時去除冗余，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數(shù)字化。如果這一核心部分不準(zhǔn)確，那么測量結(jié)果就變得無意義。在轉(zhuǎn)換器之前，需要先進(jìn)行信號調(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，以獲得最佳的測量結(jié)果。測量結(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值。在傳統(tǒng)臺式波器其余組件設(shè)計中，一部分用于使臺式儀器作為獨立的設(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、開關(guān)等）。如果您的測試臺上僅需一臺示波器，而且您打算以手動方式進(jìn)行操作，那么這是非常完美的技術(shù)組合。

但如果您有兩臺示波器，就會有冗余組件。您很有可能并不需要兩個處理器、兩個顯示器和兩個電源來完成任務(wù)。為什么要讓組件占用了那部分空間卻沒有起到任何作用呢？在構(gòu)建機(jī)架堆疊式系統(tǒng)時，冗余組件會快速增多。在評估這種應(yīng)用時，應(yīng)考慮與運(yùn)行的生產(chǎn)測試系統(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)，在原臺式示波器其他組件的空間添加多個模塊化示波器來滿足您的特定應(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，您購買示波器時，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，至少也會維持幾個月。ADC前面的信號調(diào)理可能也是這樣。但考慮一下示波器中來自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過時。在執(zhí)行處理器密集型任務(wù)時，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？而如果您的臺式示波器已經(jīng)買了5到10年，那這個儀器基本上是不可能具有那樣的性能的。

示波器常用來執(zhí)行的一個處理器密集型任務(wù)是測量抖動。您有沒有考慮過為什么抖動測量需要這么長時間？對于有一定年限的臺式示波器內(nèi)，除非購買新的臺式示波器，否則基本上無法升級其內(nèi)嵌的古老處理器。使用模塊化示波器，您能夠以相同的測量技術(shù)進(jìn)行同樣的測量，同時還可利用現(xiàn)代處理器和總線技術(shù)，進(jìn)而將測量時間縮短10倍。在臺式示波器中，即使將處理交由另一臺PC執(zhí)行，也是不可能實現(xiàn)這一速度提升的。因為GPIB或以太網(wǎng)等通信總線在傳輸數(shù)據(jù)時帶寬較低延遲較大。如果非要使用這一配置，就是在將適合的測量技術(shù)與過時的PC技術(shù)相結(jié)合，測量系統(tǒng)的速度也會因此受到影響。

使用模塊化示波器時，如果您想要縮短分析時間，可以選擇升級系統(tǒng)控制器。如果分析速度很重要，可以選擇最新的Xeon處理器來分析數(shù)據(jù)。不過，如果您更關(guān)心系統(tǒng)成本，則可選擇一款性價比較高的工控機(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量，但很少整個應(yīng)用都是相同的。如果您需要的測量碰巧是傳統(tǒng)臺式示波器內(nèi)置的功能，而且您打算手動進(jìn)行測量，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)臺式示波器無法滿足您的需求，您會怎么做呢？

使用模塊化示波器，儀器的功能由軟件定義，且軟件完全對用戶開放。正如前面提到的，我們需要的示波器組件只是ADC、前端和存儲器（或數(shù)據(jù)總線）。傳統(tǒng)示波器的軟件是由某個人編寫用來執(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很慢。

當(dāng)您使用最快速PC總線（PCI Express）連接模塊化示波器時，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)計軟件，您可使用簡單的范例程序或提供了類似于傳統(tǒng)臺式示波器的軟件前面板來輕松實現(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。您可通過編寫軟件來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

正如模擬示波器會被數(shù)字示波器取代，臺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式示波器開箱即用的體驗，同時提供了一個具有測量和通道功能且可支持現(xiàn)代技術(shù)的平臺，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，同時確定模塊化示波器是否是您應(yīng)用的正確選擇。