运用示波器和用户可定义的 FPGA 提高测量质量与速度

短测试时间，而非由主机 PC 来控制测试系统内的 DUT 和示波器 (这样会带来通讯时间的运作成本)。 示波器的 I/O 通道可做为分离式 I/O 使用，也可当作 SPI 之类的序列总线，以便和 DUT 通讯。

图 4： 测试高速数字转模拟转换器 (DAC) 的刺激反应系统。

透过点对点数据流技术，示波器即可结合其他仪器，打造出闭循环测试系统 (图 4)。 示波器内部的 FPGA 会产生测试讯号，并且传送至数字序列仪器，以此驱动 DAC 输入。 示波器会采集频谱，并且自动比较采集到的讯号和预期的讯号 (也就是之前产生的讯号)。

透过自定义触发和协议解碼缩短测试时间

对许多测量作业而言，侦测特定的讯号状况以启动采集作业是相当重要的功能。 传统的示波器可以精确采集一些触发状况 (例如某个讯号超过临界值)，但因为仪器处理已采集的资料而带来的空滞时间，所以无法每次都侦测到更复杂的事件，例如脉宽。

用户可设定的 FPGA 可做为讯号链不可或缺的一部分，并且针对用户定义的状况实时分析每个讯号。 这样一来即可以精确稳定的方式，侦测简易 (准位和磁滞) 和复杂触发，例如讯号抖动或脉宽、特定上升时间，或甚至特定的讯号形状。 图 5 的触发状况运用了一个讯号封包，以此触发采集作业。 诸如此类的触发情境可用于设计和测试项目，以便侦测单边缘触发器难以侦测到的异常行为。

图 5： 特定讯号形状引发的触发。 在此范例中，讯号必须介于红色和绿色曲线之间，才能够触发采集作业。

此外，也可以组合多个触发器，进而侦测复合状况，例如可以在不同通道上看到特定频谱内容的数字样式，或者是一连串的事件，通常称为 A-B 触发器。

有个相关功能就是可根据序列通讯接口上的特定数据字词或错误，侦测并触发采集作业。 有了用户可定义的 FPGA，即可测试讯号的完整性 (根据规格测试讯号的模拟波形)，同时平行译码输入数据，以此验证数据内容。 这样一来，用户不但可以测试讯号，也能够建立可做为最终系统组件并快速制作原型的测试设定，有效运用单一仪器同时完成两项工作。

仿真旧设备以减缓产品汰换问题

军事或航天应用领域内许多维护测试系统都有使用寿命的需求，可延长至 10 年以上。 通常会根据特定的仪器特性而撰写测试程序代码 (无论是否刻意)，因此很难在避免大幅变动的情况下替换仪器，而且重新认证测试程序代码也需要高额的成本。

用户可定义的 FPGA 可供程序设计，藉此修改仪器并仿真遭替换设备的行为，有助于避免上述问题。 运用 FPGA 逻辑即可轻松复制触发行为或时序组合等特性，此外只要透过数字方式实作所需的滤波器，甚至可以模拟更复杂的方面，例如示波器的滤波特性。

4. 示波器搭配用户可定义的 FPGA 所提供的科学应用优势

就高能物理等科学应用而言，仪器的性能与弹性都是很重要的特色。 一般来说，这类应用大部分的讯号处理和控制作业都会采用模拟电子和相对较慢的 ADC，以此采集预先处理过的讯号。 现在，快速的高分辨率 ADC (14 位和 250 MS/s 以上) 可直接从传感器采集讯号样本。 只要仪器搭载用户可设定的 FPGA，即可在采集期间同时执行讯号处理作业，不必通过 PC 完成后续处理。 这样不但可以更快取得结果，也能够提高科学实验控制的弹性和效率。

有效实时反馈系统的在线处理

许多科学实验都必须仰赖控制系统，确保所有设定项目都维持在明确定义的状态。 举例来说，DIII-D Tokamak 等融合研究系统会透过 RF 功率来加热等离子体，这会需要测量复杂的 RF 反射系数，并且根据测量结果衍生出合适的控制参数

使用粒子加速器和同步加速器时，必须持续监控粒子光束的轨迹，才能满足磁铁的正确控制输入需求。 示波器搭配用户可定义的 FPGA，提供了固有的快速平行处理性能，能够同时分析讯号和频域，以及极高速的控制循环，因此有助于解决 DIII-D Tokamak 等应用问题。 只要客制化 FPGA，即可监测重要的安全参数，以便在系统处于非理想状态时触发关机作业。

示波器可透过高速 PXI Express 总线，搭配输出模块以产生实验所需的控制讯号，或是以每个仪器超过 3 GB/s 的速度连续把数据串流至储存媒介。 用户可定义的 FPGA 还有另一个优点，那就是可以快速修改处理和控制算法。 可以把已编译过的位串流加载 FPGA，只要不到一秒的时间，即可改变示波器的行为。

实时事件侦测和数据减量，有助于加速探索

判断重点事件通常相当困难。 常见的作法就是等到实际数据采集作业结束之后，在后续处理期间寻找事件，不过这么做很花时间，而且必须储存大量的数据。

另外有一个更有效的方式，就是在采集期间决定要保留和舍弃