您是否考慮過(guò)在測試系統中使用模塊化示波器？

1. 概覽

無(wú)論是上升時(shí)間測量、信號周期測量抑或峰-峰值電壓識別，示波器在過(guò)去的50年一直是測試測量領(lǐng)域極其寶貴的資源。從試驗臺到機架堆疊式自動(dòng)測試系統，示波器一直是許多應用的核心。隨著(zhù)應用需求的不斷變化和技術(shù)的持續發(fā)展，示波器從問(wèn)世到現在已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，且其功用并不唯一。新系統廣泛采用數字示波器來(lái)滿(mǎn)足性能要求使得示波器的規范和功能也發(fā)生著(zhù)變化。在這種變化下，您是否考慮過(guò)當前模塊化儀器的發(fā)展趨勢會(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)替代傳統臺式示波器，請您想想以下這些問(wèn)題：

• 組合多個(gè)儀器來(lái)獲得所需的通道數需要多少空間？模塊化示波器可為高通道數系統節省工作臺和機架空間，例如在4U 19英寸的機架空間內可組合多達68個(gè)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？傳統臺式波器采用一個(gè)基本的操作模板和一組測量功能來(lái)滿(mǎn)足某一標準應用。如果這些功能只能滿(mǎn)足您當前的部分需求時(shí)應該怎么辦？模塊化示波器使您可以靈活地根據您所需的方式來(lái)配置測量。

通過(guò)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(shí)去除冗余，節省空間

示波器的內部組件可以歸結為幾個(gè)主要部分。最重要的是模數轉換技術(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字化。如果這一核心部分不準確，那么測量結果就變得無(wú)意義。在轉換器之前，需要先進(jìn)行信號調理以充分利用轉換器的分辨率。您可以放大、衰減、濾波或耦合信號，以獲得最佳的測量結果。測量結束后，您需要將轉換器的數據搬移到某種形式的內存中以進(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。在傳統臺式波器其余組件設計中，一部分用于使臺式儀器作為獨立的設備運行（處理器、屏幕、電源、操作系統等），另一部分用于讓用戶(hù)控制示波器（按鈕、旋鈕、開(kāi)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(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？在構建機架堆疊式系統時(shí)，冗余組件會(huì )快速增多。在評估這種應用時(shí)，應考慮與運行的生產(chǎn)測試系統進(jìn)行最少的人工交互，因此不要把機架高度浪費在沒(méi)有用的顯示器上。

模塊化示波器仍沿用普通示波器（模數轉換器(ADC)、前端調理和內存/數據接口）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(hù)。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(gè)模塊化示波器來(lái)滿(mǎn)足您的特定應用需求，或者添加其他類(lèi)型的儀器而不會(huì )有多余的組件，從而節省整體空間。

3. 讓您的系統跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐

示波器內包含的各種技術(shù)以不同的速度發(fā)展變化。例如，您購買(mǎi)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前面的信號調理可能也是這樣。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(lèi)似于智能手機的處理器？而如果您的臺式示波器已經(jīng)買(mǎi)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)執行的一個(gè)處理器密集型任務(wù)是測量抖動(dòng)。您有沒(méi)有考慮過(guò)為什么抖動(dòng)測量需要這么長(cháng)時(shí)間？對于有一定年限的臺式示波器內，除非購買(mǎi)新的臺式示波器，否則基本上無(wú)法升級其內嵌的古老處理器。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(shí)還可利用現代處理器和總線(xiàn)技術(shù)，進(jìn)而將測量時(shí)間縮短10倍。在臺式示波器中，即使將處理交由另一臺PC執行，也是不可能實(shí)現這一速度提升的。因為GPIB或以太網(wǎng)等通信總線(xiàn)在傳輸數據時(shí)帶寬較低延遲較大。如果非要使用這一配置，就是在將適合的測量技術(shù)與過(guò)時(shí)的PC技術(shù)相結合，測量系統的速度也會(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，可以選擇升級系統控制器。如果分析速度很重要，可以選擇最新的Xeon處理器來(lái)分析數據。不過(guò)，如果您更關(guān)心系統成本，則可選擇一款性?xún)r(jià)比較高的工控機。所以現在，您可以基于您的需求定義系統功能，而無(wú)需受限于供應商定義的功能。

4. 選擇適合您應用的功能

您的應用可能需要進(jìn)行與其他人相同的測量，但很少整個(gè)應用都是相同的。如果您需要的測量碰巧是傳統臺式示波器內置的功能，而且您打算手動(dòng)進(jìn)行測量，那么傳統的解決方案可能可以滿(mǎn)足您。但如果以后傳統臺式示波器無(wú)法滿(mǎn)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，且軟件完全對用戶(hù)開(kāi)放。正如前面提到的，我們需要的示波器組件只是ADC、前端和存儲器（或數據總線(xiàn)）。傳統示波器的軟件是由某個(gè)人編寫(xiě)用來(lái)執行產(chǎn)品的一系列操作的。該軟件可能可以在PC上運行，但通常情況下卻不是這樣，這一可用性由供應商決定。由于該軟件依賴(lài)于連接在儀器端的數據，鑒于GPIB或以太網(wǎng)的緩慢數據傳輸，軟件處理結果的更新速度可能也會(huì )很慢。

當您使用最快速PC總線(xiàn)（PCI Express）連接模塊化示波器時(shí)，您就可以接收所有的數據，并以任何您希望的方式處理數據。借助NI LabVIEW系統設計軟件，您可使用簡(jiǎn)單的范例程序或提供了類(lèi)似于傳統臺式示波器的軟件前面板來(lái)輕松實(shí)現這一目的。使用最新的模塊化示波器，您甚至可以進(jìn)入儀器內部，修改數據的打包方式或將算法植入到數據流以獲得更高的性能。您可通過(guò)編寫(xiě)軟件來(lái)控制儀器的工作方式，使其成為執行所需任務(wù)的最高效儀器。

5. 轉換至模塊化示波器

正如模擬示波器會(huì )被數字示波器取代，臺式示波器用戶(hù)也正在轉換到模塊化方法上。模塊化示波器提供了臺式示波器開(kāi)箱即用的體驗，同時(shí)提供了一個(gè)具有測量和通道功能且可支持現代技術(shù)的平臺，以幫助您滿(mǎn)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用的正確選擇。