NI高速数字化仪——为自动化测试进行优化

几十年前我们就已经突破了GHz带宽限制——但是直到现在，才出现了适合工作台使用的高带宽数字化仪和示波器。这些仪器集中在交互式使用的模型，主要具有首次测量时间、波形显示更新速率，可视化以及多种探针连接等特性。在高带宽领域中，一个始终没有解决的问题是自动化测试使用的模型，测量吞吐量和测试系统性能可以大大降低产品的总测试成本。

NI 515x系列的带宽为300 MHz至1 GHz，提供了真正为自动化测试进行优化的高速数字化仪家族。本文讨论NI数字化仪能够成为自动化测试应用理想选择的决定性特性。

模块化仪器概述

模块化仪器系统通过使用商业技术实现了灵活性。在模块化仪器系统中，例如机箱和电源等许多核心组件可以在仪器模块之间共享。这些仪器模块可能包含不同的硬件类型，例如数字化仪/示波器、函数发生器、数字I/O以及射频。对于基于PXI的仪器而言，嵌入式控制器是控制仪器、执行测量、完成后期处理/分析的计算机。多年以前，有人认为模块化平台会牺牲测量性能。但是现在，使用模块化仪器方法设计的仪器包含了目前可以使用的最高性能的仪器，其中包括工业最高分辨率的数字化仪NI PXI-5922以及行业最高精度的7位半数字万用表NI PXI-4071。

模块化仪器，尤其是NI的高速数字化仪具有三个特点，使它们成为自动化测试的最优选择：高数据吞吐量、通道间的严格同步以及与其他仪器的方便集成。

高数据吞吐量

为了高效准确地测试产品，公司需要增加多种开销。除了最初的测试设备开销之外，测试时间等因素都会大大影响您的测试成本。尽管每个应用程序都是独特的，有着特别需求，但是自动化测试系统之间总是存在一定的共性。带宽和延迟是自动化测试系统所要考虑的两个最为重要的问题，因为这两点决定了测量系统的总体速度。

延迟描述了仪器对例如测量查询等远程指令进行响应所需要的时间。带宽主要指将测量仪器与主机PC或控制器相连接的数据总线的数据吞吐容量。无论应用程序需要一次传送大量数据记录或是多次传送较小的数据记录，高带宽总线都可以减少测试次数。NI高速数字化仪所基于的PXI平台为更大的应用范围提供了高速度，并且利用PCI和PCI Express总线提供了高带宽和低延迟。基于高速PCI Express总线的PXI Express仪器平台，实现了每通道250 MB/s的数据吞吐速率，在分组的情况下还能够提供更高的速率。PXI和PXI Express数据吞吐速率大大高于其他用于自动化测试仪器的流行总线，例如GPIB、USB和LAN。

用于混和信号或高通道数系统的同步功能

有了同步功能，您可以将时基和相同类型的多个仪器触发进行匹配，对通道进行扩展或是将不同仪器的输入和输出进行紧密关联。实现仪器同步有多种不同的方法，但是主要考虑的是采样时钟速率和多个设备之间时钟的相位差。如果在设计系统的时候，没有考虑所需要的同步等级，最后得到的测量误差可能会导致产品质量和产量的问题。

要获得完美同步的关键是将采样时钟对齐与触发结合在一起。NI SMC（同步与内存核心）技术是所有NI高速数字化仪的基础，它使用了专利技术，利用独立的时钟域信号启用驱动和接收触发。称为触发时钟（TClk）的信号在NI数字化仪和其他仪器通道之间可以实现10皮秒级别的同步，从而比将采样时钟与10 MHz参考时钟进行锁定的方法提供更高的性能。

与其他仪器的集成

测试系统通常由许多类型的设备组成，其中包括信号源、测量设备和开关。PXI平台拥有无与伦比的带宽、用于模拟与数字I/O的模块、高速的仪器控制、机器视觉、运动控制以及多种总线接口。实际上，来自70多个PXI系统联盟（PXISA）成员提供了超过1500种PXI模块。有了PXI系统和NI模块化仪器，您不仅能够在一个机箱中建立一套完整的测试系统，还可以确保测量质量和可重用性，因为机箱中的模块能够以皮秒级别的精度进行同步。