應用于教學(xué)方案的USB 模塊化儀器的研究

　　引言
　　
　　研究人員一直在尋找能夠應對科技發(fā)展挑戰的測試儀器，以滿(mǎn)足包括教育界在內的各行各業(yè)的需要。這里要考慮的不僅僅是教育界當前的基本需要，商業(yè)界的未來(lái)可持續發(fā)展也至關(guān)重要。雖然傳統臺式儀器引領(lǐng)了過(guò)去的幾十年，但更多的教育界客戶(hù)已開(kāi)始接受兼具靈活性和可擴展性的模塊化儀器，這些儀器能適應基礎教學(xué)實(shí)驗室，以及從事先進(jìn)電氣、電子、物理和機械工程研究實(shí)驗室的需要。
　　
　　滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗室基本需要的USB 模塊化儀器
　　
　　電子和電信行業(yè)在過(guò)去幾年間發(fā)生了巨大的變化。持續的技術(shù)創(chuàng )新更加速了這樣的變化，工程師們的研究成果不斷挑戰并突破技術(shù)壁壘。為實(shí)現最佳性能，所有電子及通訊設備在設計和制造過(guò)程中都必須經(jīng)過(guò)嚴格的性能驗證和測試。對致力于技術(shù)創(chuàng )新和改善人類(lèi)生活的工程師來(lái)說(shuō)，電子儀器，測量和測試知識，以及專(zhuān)業(yè)技能都是重要和必不可少的。
　　
　　安捷倫科技為全世界的高等院校積極開(kāi)發(fā)教學(xué)解決方案。安捷倫為年輕的工程師們提供電子儀器和測量及測試專(zhuān)業(yè)的相關(guān)技能，幫助他們踏上工程師生涯。USB 模塊化儀器在教育部門(mén)的推廣，能在從基礎儀器到全面產(chǎn)品特性研究的教學(xué)中幫助學(xué)生掌握重要的基本概念。
　　
　　對基本電氣實(shí)驗的經(jīng)驗涉及對儀器的熟悉程度。熟悉的儀器能幫助大學(xué)生理解電路運行和測量基本原理。理解有源濾波器工作原理就是一個(gè)這樣的例子。濾波是最重要的信號處理方法之一。模擬濾波器用于連續信號，通常認為這屬于分立元件。另一方面，有源濾波器使用著(zhù)一個(gè)或多個(gè)有源器件，如晶體管或運算放大器。與無(wú)源濾波器相比，有源濾波器可以有高輸入阻抗、低輸出阻抗和幾乎任意的增益。有源濾波器的設計比無(wú)源濾波器更容易。在設計一階、二階，甚至五階濾波器時(shí)，示波器與函數發(fā)生器一起成為設計驗證的良好工具。例如把 Agilent U2761A 20MHz模塊化函數∕任意波形發(fā)生器設置為掃描時(shí)間 100ms，100Hz 至 100kHz（正弦波）掃描，觸發(fā)源設置為內部。用 Agilent U2702A模塊化200MHz數字示波器檢查三階有源濾波器的波形。通過(guò)已知電容和電阻值，就可根據相應的傳遞函數，把所測截止頻率（fc）與 fc 的計算值相比較。通過(guò)整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，大學(xué)生將學(xué)會(huì )如何進(jìn)行基本頻率和電壓測量，以及利用數字示波器的能力進(jìn)行其它測量，如上升時(shí)間和信號統計。
　　
　　雖然基本測量要求相同，但模塊化儀器的能力已超出電氣工程實(shí)驗室的范圍。通用實(shí)驗室中的儀器可用于進(jìn)行科學(xué)研究和監測材料化學(xué)。大學(xué)教師建立起互動(dòng)的儀器系統，系統內部的反應會(huì )變得很復雜。這反過(guò)來(lái)又會(huì )阻礙精確測量和信號詳細分析的任務(wù)。例如通常用示波器來(lái)了解系統中的低頻噪音（通常為 100Hz或更低）狀況。對于這項研究，重要的是監視信號的頻域性能。Agilent U2701和U2702A 100MHz/200MHz示波器有兩個(gè)通道，可提供高達1GSa/sec采樣率，32Mpts 的深存儲器能完成實(shí)時(shí)數據分析和毛刺檢測。示波器 20種快的自動(dòng)測量使其適合這些一般性的應用。此外，捆綁的安捷倫測量管理器（AMM）軟件提供直觀(guān)和類(lèi)似臺式儀器的圖形用戶(hù)界面，使學(xué)生和研究人員能控制示波器和運行更便捷的自動(dòng)測試。該軟件旨在幫助他們快速完成設備配置，數據記錄和采集，而不需要開(kāi)發(fā)軟件程序。

　　
　　圖 1，Agilent U2701A 100MHz 示波器以用戶(hù)友好和類(lèi)似臺式儀器的界面執行 FFT 分析 。這是 Agilent USB 模塊化示波器的標志性屏幕 —— 提供無(wú)需編程的配置控制。