NI示波器的优势

1. 概览

传统台式示波器进行了优化以满足设计工程师的需求，这些工程师主要使用交互式仪器，优先考虑第一次测量时间、波形可视化以及与各种探针的连接等功能。虽然新型台式示波器通过诸如提高带宽和添加用于分析总线协议的交钥匙软件以及特性优化了这些用户体验，但往往还是不能满足工程师构建自动化测试系统或高通道数高速测量系统的需求。这些工程师需要以自动化的方式采集和分析大量的数据，在该过程中，优先考虑的特性通常包括与其他仪器的集成、尺寸和编程体验以及数据吞吐量或执行时间。基于这些独特的需求，许多用户开始寻求模块化平台，该平台应既可提供台式示波器的测量特性，而且其外形结构也针对用户应用进行了优化。

NI在PXI平台中提供了种类最多的模块化示波器，这样您就可以优化系统成本、密度、测量分辨率或采样率。图1列出了各种NI示波器的采样率和分辨率。蓝色的I / O点代表的是使用NI-SCOPE仪器驱动程序编程的软件定义示波器，而黄色的I / O点则代表基于FPGA的数字化仪，使用的是NI可重配置I/ O（RIO）架构。

图1.NI示波器具有具有各种分辨率和高速采样率

图2列出了图1中蓝色I/O点的一些具体示波器规格。这些示波器提供了用户所希望的与传统台式示波器一样的测量功能，如可选的输入范围、输入耦合和阻抗、滤波器和可溯源校准。同时，它们还支持软件前面板，并通过仪器驱动程序进行编程，这些仪器驱动程序包含预先创建的函数来执行标准示波器测量，如测量上升时间、频率和脉冲宽度或通过软件定义功能。

图2.从丰富的示波器产品组合中选择适合您的产品

图1中黄色I/O点代表基于FPGA的数字化仪,它将高速采样率与用户可访问的FPGA相结合，成为板载信号处理、实时分析或自定义触发实现的理想选择。

图3.通过更换适配器模块定义应用程序的所需I / O.

NI提供一系列丰富的PXI示波器和基于FPGA的数字化仪，专为高通道数或混合信号自动化测试系统而开发。尽管这些仪器的规格从高分辨率到高速不尽相同，但是NI示波器具有以下几个共同的关键属性，可针对这些应用优化示波器，这些属性包括：

• 与其他仪器紧密的集成和同步
• 可存储和传输大量数据
• 高通道密度
• 自定义触发和板载信号处理
• 快速进行测量、编程和调试的全面软件体验

2. 混合信号或高通道数系统的同步和集成

混合信号测试系统是由信号源、测量设备和开关等各种类型的仪器组成的。NI PXI示波器通过将PXI平台的优势与NI专利技术相结合，实现了与其他仪器的紧密集成和同步。借助PXI系统和NI模块化仪器，您不仅可以在一个独立、紧凑的PXI机箱中构建一个完整的测试系统，同时由于机箱中的模块能够以皮秒级的精度进行同步，因而也可保证测量质量和可重复性。

图4.PXI平台提供了种类丰富的模块化仪器

通过同步，您可以将多个相同类型仪器的时基和触发进行匹配以实现通道扩展的目的，或者将不同仪器的输入和输出紧密关联。同步的基本方法包括共享触发和采样时钟，而更先进的同步则涉及将多个不同速率的采样时钟对齐以及调整时钟和触发之间的相位延迟。 PXI架构通过PXI机箱背板均匀地分布多个触发和采样时钟，从而解决其中存在的一些挑战，如图5所示。

图5.PXI Express背板简化了定时和同步

此外，NI示波器与信号发生器和高速数字I / O等其他仪器共享同步和存储核心（SMC）技术。这项专利技术使用独立的时钟域信号来实现不同仪器之间的触发的驱动和接收，继而实现了皮秒级的同步。该触发称为Trigger Clock (TClk), 相比仅将采样时钟锁定相至10 MHz参考时钟的方法来说，显著提高了性能。

3. 高数据吞吐量

公司在高效、准确地测试产品上需要花费很多成本。除了初始的测试设备支出外，测试时间等因素也会大大影响测试的成本。虽然每个应用都是独一无二的，有其特定的需求，但是自动测试系统总是有一些共性。带宽和延迟是自动化测试系统两个最重要的因素，因为两者的组合决定了测量系统的整体速度。

图6.常用仪器总线的带宽和延迟

延迟描述的是仪器响应远程命令（如测量查询）所需的时间量。带宽主要指的是将测量仪器与上位机或控制器相连接的数据总线的数据吞吐容量。高带宽总线可缩短测试时间，无论应用是一次性传输大量数据记录还是连续多次传输少量数据记录。PXI平台——内置有NI高速示波器——通过PCI和PCI Express总线为各种应用提供了高带宽、低延迟和高速率。 PXI Express是一种使用高速PCI Express总线的PXI，其系统吞吐量可达到几个GB/ s，这取决于机箱和控制器。 PXI和PXI Express的数据吞吐量远远高于GPIB、USB和LAN等其