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從設計到製造 模組化儀器高彈性優勢完全發揮
整合軟硬體優點

【作者: 王岫晨】   2020年11月11日 星期三

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模組化儀器結合了小巧、高效能的硬體與彈性化的軟體,以及整合了同步處理資源。以NI的模組化儀器為例,其硬體運用最新的商業技術,包括ADC、DACs、FPGAs和PC匯流排,而達到從7位數DC到2.7 GHz的高解係度及高速的量測。


另外,模組化儀器軟體(如NI LabVIEW)則內建了測量軟體,以及複雜的分析工具。使用模組化儀器可讓從事測試及設計工作的工程師自訂測量系統,選擇適當的硬體模組,並且在工業標準的軟體環境中建立自訂的測量工具,以達成他們的特殊應用程式的需求。與模組化儀器建置在一起的系統,可以提供比傳統系統更佳的彈性、精確度、產能及同步處理能力。模組化儀器硬體一般來說包括:


● 高速數位器


● 函數及任意波形產生器


● 數位波形產生器/分析儀


● 數位萬用電表(DMM)


● RF測量工具


● 音訊/視訊擷取及產生裝置


● 交換器


此外,模組化儀器亦可整合其他產品,包括影像擷取、馬達控制,以及資料擷取等。


含標準軟體的使用者定義測量工具

功能強大的測量軟體是模組化儀器最重要的技術。因為在軟體中定義了測試系統的功能,所以工程師可以建立傳統廠商定義系統所沒有的獨特測試功能。以目前NI的模組化儀器方案來看,其軟體和標準化測量硬體相互整合,可提供富有彈性的平台,並依據應用程式需求變動,來調整測試系統的功能。此外,搭配LabVIEW及LabWindows/CVI應用程式開發環境,以及驅動程式軟體和TestStand,這些都是當今頂尖電子製造公司所常用的測試管理軟體。


開發過程中重覆使用

從設計到驗證和製造測試,虛擬測量儀器的彈性功能都可以做最適當的調整。在設計方面,像LabVIEW這種軟體就能夠與機械和電子設計工具的變動做緊密的連結,以將設計和模擬資料匯入測量系統,便可以用精確的測量硬體和客戶定義的測量工具,縝密地規劃出獨到的設計。在驗證和製造測試方面,產能高、系統成本低,再加上測試管理軟體的緊密整合,使得模組化儀器成為更好的選擇方案。


高產能

工業標準PCI和PXI匯流排提供速度更快的平台,可快速塑造原型及執行測試應用程式,速度可達132 Mbytes/s,比GPIB快100倍以上。此外,標準PC處理技術提供快速、穩健的平台,可執行複雜的測量分析和視覺化作業。因為有了更快的PC處理器,所以只需要少少的成本,即可輕鬆將整個測量系統的效能升級。匯流排頻寬和處理器效能的提高,代表可以在更短的時間內,處理更多的測量工作,進而降低製造的測試成本,並可在設計期間提供詳細的測量值。


整合的計時和同步處理技術

一般而言,要將傳統儀器同步化是很困難的;在許多情況下,要使儀器之間的時間達到所需的精準度是不可能的事。模組化儀器包含了計時和同步處理功能,可建立緊密整合的測量系統。尤其是PXI模組化儀器利用了內建在PXI後檔板中的時鐘和觸發匯流排。使用這些功能,就可以建立高效能的觸發回應系統,以及高通道數的擷取和產生儀器。


結語

目前最新的電子設計,均以其整體功能的特色為架構,再互相搭配類比與數位技術而成。這些系統(如最新的無線手持裝置與機上盒)的設計、原型製作、測試等程序,均必須納入視訊、音訊、資料的多項作業,並需要緊密整合數位與類比的擷取與產生硬體,再搭配基頻取樣率、失真、時序的特性參數。即便具備不同的時序引擎與類比效能,類比與數位儀控已不再是獨立系統。此外,這些裝置的製造商必須顧及全球上市時間,往往需要穩定、高傳輸率的功能測試系統,才能滿足效能規格的需求。


若使用軟體定義的模組化儀器,所設計並建構的測試系統,將可隨時彈性重設。目前市面上共超過1500款PXI產品,其中超過400款是由NI所設計(其他如Keysight是德科技也是PXI模組化儀器的主力廠商)。值得一提的是,PXI儀控設備具有多項優勢,這些儀器可用於任何應用、高效能且高品質的量測、可選用軟體架構、檢驗生產單位等。


(本文參考資料:NI模組化儀器白皮書)


解決方案

是德科技PXI儀器

是德科技:「PXI產品具備出色性能、創新特性和量測專業技術。」


是德科技持續提升PXI創新功能,以協助工程師更快爭取產品上市先機,並達成降低測試成本的目標。此外,是德也不斷擴大PXI和PXIe模組化產品的陣容,這些產品具有出色的品質、性能和量測專業技術,可帶來突破性功能。為了幫助工程師透過所選的軟體平台快速開發測試系統,是德科技提供包含全套儀器驅動程式、文件和範例的PXI模組,適用於Microsoft C/C++、C#或Visual Basic、MATLAB、VEE、LabVIEW和LabWindows/CVI軟體平台。



圖一 : 是德科技PXI儀器解決方案
圖一 : 是德科技PXI儀器解決方案圖片來源:keysight.com

NI PXI模組化平台

NI:「NI將持續推廣高效能的PXI模組化儀器。」


PXI模組化儀控針對量測與自動化的使用者,定義了一種堅固的運算平台,並已成為主流PC工業技術的優勢。透過標準的PCI匯流排,PXI模組化儀控系統可整合多種軟體與硬體元件的優點。諸多使用者早已熟悉PXI系統所執行的軟體與作業系統;因為這些軟體均已應用在一般的桌上電腦中。PXI並整合堅固的工業規格、大量I/O插槽,與先進的時脈/觸發功能,以滿足使用者的需求。



圖二 : NI PXI模組化測試系統
圖二 : NI PXI模組化測試系統圖片來源:ni.com
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