模組化儀器硬體包括：

• ● 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量測工具；





• ● 音訊/視訊擷取及產生裝置；





• ● 交換器。

《圖一　模組化儀器可滿足更多應用需求》

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等。

模組化儀器屬於較高階的產品，與整合了數位輸出入、類比輸出入等多樣功能於一張卡上的DAQ（資料擷取）產品相比，模組化儀器是針對特定功能予以最佳化，兼顧了高速量測和高精確度；而與同等級的單機式量測儀器相較，因為模組化儀器是採用PCI或PXI介面的插卡方式進行資料傳輸，輸出量比需要連接傳輸線才能進行作業的單機式儀器更高，此外體積較小且連結簡易，使用上更為方便。

模組化儀器可供測試及設計工程師自訂量測系統，選擇適當的硬體模組以達成特殊的應用需求，避免造成購買一整套量測儀器，但只用到當中幾項功能的資源浪費情況。另外，模組化儀器的一項重要特點，便是需要一套強大的量測軟體輔助，使工程師可以根據不同應用程式需求來調整測試系統，只需要設定參數就能自動產生適合的程式，進而降低使用模組化儀器的門檻和學習時間。

透過與適當軟體的搭配，並考量節省的人力、硬體與時間等因素，模組化儀器與單機式儀器相比，基本上能減少約四成的量測成本，若針對特定案例，最多甚至可降低九成的成本，因此很符合大量生產的量測應用。

以音訊測試為例，模組化儀器加上一套切換裝置，就可以組成一套足以替代傳統單機式量測儀器的解決方案，而成本大約只有後者的四分之一。此外，模組化儀器亦能與其他產品進行整合，當中包括影像擷取、馬達控制以及資料擷取等等。

高穩定度的PXI

由NI起草規格，並由PXISA（PXI System Alliance）持續推動的PXI，是專門針對儀器設計的高效能量測模組化平台，在此一開放的標準平台架構下，PXISA目前已有80多家廠商參與，以PXI建構的產品也已經有1000多種，包括Switching、Digitizer、boundary scan、控制PC、信號產生器、電源供應器與大量銜接裝置等等。

PXI是針對工業化和量測使用所制訂的特別規範，具備耐震、耐熱、抗潮等特質，以因應如工廠、生產線等較為嚴苛的使用環境。此外，PXI具備的開放式規格及模組化架構，可讓使用者採用不同廠商的產品，整合成一套符合本身需求的測試系統，擴展性和使用彈性高，而PXI也已為模組化儀器的設置預留線路，可獲得最佳量測效能。

SMC提高訊號同步能力

由於整合視訊、音訊及資料傳輸的應用日益增加，摻雜了類比加數位的混合訊號量測需求也越來越旺盛。針對此種趨勢，將同步化與記憶體核心（Synchronization and Memory Core；SMC）設計為高速模組化儀器的共用架構便成為必要，並納入計時和同步處理功能，以滿足整合式裝置的精確測試挑戰。

目前許多量測儀器在架構（如訊號同步）和規格（如記憶體）方面都彼此有所重疊，而SMC是將通用的量測規格製作成一張母板，再搭配不同的子板以針對不同應用，概念類似PC中主機板和其他板卡的關係。透過共同的SMC架構，模組化儀器之間可以提高訊號同步能力，使控制更為精準，取樣率可提升至200Msps並大幅擴展記憶體深度（目前最高為每通道512MB），因此可以長時間地記錄波形和訊號，尤其PXI模組化儀器利用其內建在後檔板的時鐘和觸發匯流排，可進一步建立高效觸發回應系統，以及高通道數的資料擷取及產生系統，獲得更為準確的量測效果。

提高量測的取樣頻率很容易達成，但是如何在高頻下保持訊號同步和傳輸精準度卻很難達到，SMC就是針對這個問題而設計；而透過模組化儀器，以往需要許多台單機式儀器堆疊在一起才能執行的混合訊號量測任務，現在都可以整合在同一台電腦當中執行，加上SMC技術，可解決以往整合不同儀器時常見的時脈、觸發與同步等問題。

含業界標準軟體的使用者定義量測工具

功能強大的量測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，所以可以建立傳統廠商定義系統所沒有的獨特測試功能。量測軟體和標準化量測硬體的相互整合，將提供更富有彈性的平台，可讓工程師依據應用程式需求變動，來調整測試系統的功能。

在整個開發過程中重覆使用

從設計到驗證和製造測試，虛擬量測儀器的彈性功能都可以做最適當的調整。在設計方面，量測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量測系統，並利用精確的量測硬體和客戶定義的量測工具，縝密地規劃出量測所需之設計。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合適的選擇。

高產能

工業標準PCI和PXI匯流排提供速度最快的平台，可快速塑造原型及執行測試應用程式，其速度高達132Mbps，比GPIB快100倍以上。此外，標準PC處理技術提供極為快速、穩健的平台，可執行複雜的量測分析和視覺化作業。因為有了更快的PC處理器，所以只需要更少的成本，便可將整個量測系統的效能升級。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，處理更多的量測工作，進而降低製造的測試成本，並可在設計期間提供詳細的量測值。

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。而模組化儀器包含計時和同步處理功能，可建立緊密整合的量測系統。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，便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。

持續提升取樣頻率與解析度

模組化儀器的演進方向，則是將持續提升取樣頻率與解析度。除了數位電表、示波器、波形產生器等基礎量測儀器外，模組化儀器的種類也將不斷擴充，例如新增RF量測和LVR Meter等，以作為更多單機式儀器的替代方案。

此外，由於模組化儀器使用既有的電腦架構，因此可利用現成的商業技術來持續提升效能，例如使用更大的記憶體、更快的CPU，或是如PCI Express這類速度更快的傳輸介面，加上搭配持續更新的軟體，以最經濟的方式提高量測效率與效能。

（作者任職於NI美商國家儀器）

市場動態

安捷倫科技(Agilent Technologies)新近推出四款數位儲存示波器（DSO）與混合訊號示波器（MSO），具備最深的記憶體所提供的優異訊號檢視能力與先進的波形分析能力。該系列包括600MHz的DSO8064A、MSO8064A，以及1GHz的DSO8104A、MSO8104A機種。相關介紹請見「安捷倫推出新款Infiniium 8000示波器 」一文。 安捷倫科技上市了最大可將FPGA邏輯檢測時間削減一半的邏輯分析器新產品“Agilent’s 16900 Series Logic Analysis System”。邏輯分析器是開發電腦、外設和FA設備等使用微處理器和微控制器的數字產品時使用的調試工具。你可在「 安捷倫新型邏輯分析器 FPGA邏輯檢測時間減半」一文中得到進一步的介紹。 Ironwood Electronics推出一款可加速Freescale MPC5554處理器除錯的邏輯分析儀配接器PB-BGA-MPC5554-S-01。該產品在使用邏輯分析儀時，允許MPC5554執行在高速工作狀態下。在「 Ironwood邏輯分析儀配接器有助於MPC5554處理器除錯」一文為你做了相關的評析。

相關網站	安捷倫邏輯分析儀探量方案線上短片 NI美商國家儀器DAQ資料擷取網站 Tektronix太克邏輯分析儀線上教學