HongKe

圖1：虹科Spectrum的PCIe和LXI數字化儀集成了必要的軟硬件功能來實現示波功能。

“什么時候可以將數字化儀用作示波器，示波器數字化儀和非示波器數字化儀有什么區別？”

這是個有趣且實用的問題，讓我們先來看看示波器的定義——一款用來測量變化電壓的電子器具，它獲取一系列電壓波形并在屏幕上演示出來。

帶有合適軟件的數字化儀可以實現示波器的功能，它可以獲取電壓信號波形并顯示在屏幕上。大的不同是示波器通常為帶有單獨顯示屏的單機設備，而數字化儀是個系統組件，采集和存儲電壓波形并帶有輔助軟件，并通過輔助軟件在屏幕上顯示該數據。所以答案：虹科數字化儀可以像示波器一樣使用。

這又產生了兩個問題。1、為什么要用虹科數字化儀來代替示波器？2、虹科數字化儀的哪些特點使其能夠代替示波器？

NO.1 為什么要用數字化儀來代替示波器？

（1）虹科數字化儀可以支持更多的輸入通道。

頻譜數字化儀單個數字化儀卡可提供多達16個通道，當通過Star-Hub連接多達16個卡時，則共提供多達256個通道。與示波器相比，這是一個主要優勢，示波器通常限制為每臺儀器少于8個通道。

（2）虹科數字化儀還提供具有更小外形尺寸的多個通道。

虹科Spectrum 8通道數字化儀與8通道示波器相比可看出數字轉換器卡非常小，可以直接插入大多數現代PC中的空置PCle插槽。除此之外，它們在相同數量的通道下功耗要低得多。

（3）虹科數字化儀垂直分辨率具有高垂直分辨率。

示波器提供最大8到12位的分辨率，而數字化儀提供8到16位的分辨率。請記住，分辨率取決于帶寬，因此在對比的時候必須選擇具有相同帶寬的儀器。

（4）如果您需要將高吞吐量的數據傳到PC進行處理，那么數字化儀是最佳選擇。

虹科 Spectrum M4i數字化儀可以通過PCle總線以高達3.4GB/s的速度傳輸數據，而獨立示波器通常使用速度慢得多的接口，如USB或LAN。這使得來自數字化儀的數據比來自示波器的數據快幾個數量級。因此，需要進行定制信號處理和數據分析時，數字化儀無疑是最好的選擇。

（5）虹科數字化儀適用于遠程測量。

另一個問題是您是否需要遠程進行測量。虹科Spectrum的digitizerNETBOX基于網絡提供LXI控制和數據傳輸功能，因此數字化儀可以放置在距離測量位置很遠的地方。如果您需要從安全控制室、辦公室甚至公司LAN上的其他位置查看數據和控制儀器，這是理想的選擇。

（6）虹科數字化儀是可擴展的系統組件。

虹科數字化儀可輕易增加通道數量和加強數字化系統配置，可更改或增加板卡的數量，更改可用帶寬，采樣率，記錄長度。相比之下，示波器是一種具有相對固定配置的工具。

表1比較了虹科數字化儀和示波器的優勢：

NO.2 虹科數字化儀的哪些特點使其能夠代替示波器？

數字化儀型號和配置多達數百種，在確定了通道數和帶寬的基本問題之后，您還需要考慮幾件事情。

（1）采樣率：

采樣率是固定的還是可選的？示波器的采樣率是可選的，能夠觀測不同頻率的信號。當選擇數字化儀代替示波器時，數字化儀也應具備與示波器相同的特征。通常，采樣率應為帶有快速邊沿的精確數字化波形帶寬的4到5倍。虹科數字化儀提供可編程的鎖相環（PLL）。此外，當需要利用其他的信號源驅動或同步采樣率時，可使用外部時鐘或外部比較時鐘。

（2）采集內存

在不降低采樣率的情況下，采集通道內存決定了長記錄時間，如虹科M4i系列數字化儀多可提供4GSamples的標準內存。這大約是一個高端示波器最大內存的4倍。實際上，這意味著數字化儀在不降低采樣率的條件下記錄更長的波形，因此也不會導致降低寶貴的時間分辨率。

（3）靈活的前端配置

將數字化儀當做示波器使用也需要有個可變的前端配置。Spectrum的M4i.44xx系列14位、16位數字化儀可提供50歐姆和1歐姆的帶緩沖輸入和50歐姆信號完全輸入路徑。兩種路徑都提供像示波器那樣的多種輸入范圍。

（4）多種采集模式

示波器提供實時、分段采集模式。順序模式能夠分段使用采集內存，并且多個事件能被捕獲，同時降低采集的停滯時間（每個事件之間的重啟時間）。虹科數字化儀能夠提供多種不同的采集模式。M4i系列數字化儀可提供環形緩沖模式（類似于示波器的實時采集）、FIFO或數據流模式、多倍記錄模式（分段模式)、門控采樣和ABA模式。多采集模式的特點是實現一個快速的重啟時間。Spectrum M4i.22xx 8位數字化儀重啟時間只有80個采樣間隔（i.e.16ns在5GS/s時），這比大多數示波器的1us重新準備時間要短得多。這些不同的采樣模式能夠使用戶在不同的應用時通過配置數字化儀來充分利用采樣內存。

觸發將數據采集與外部事件同步，有效使用虹科數字化儀需要設備觸發具有極大的靈活性。基于斜率和信號電平的簡單邊沿觸發是大多數數字化儀的標準方式，也有一些是門觸發模式。觸發源包括采集通道和多種外部觸發輸入。理論上，將為靈活的輸入觸發方式與極短的重啟時間結合到一起，將會產生優的觸發狀態。

虹科數字化儀的主要優勢之一是能夠將數據快速傳輸到計算機進行分析和處理的能力。虹科Spectrum數字化儀采用FIFO模式（數據流模式），實現數字化儀緩沖內存和PC內存之間的連續數據傳輸。使用 PCI Express x8Gen2接口數據流傳輸速度高達3.4GB/s。大多數使用LXI或USB接口的示波器將數據傳輸到計算機的速度要慢得多。將數字化儀的數據流能力與快速數據存儲系統（如基于RAID的磁盤驅動器單元)相結合，使數字化儀非常適合存儲長時不間斷波形記錄的工程，系統能夠輕松實現數小時甚至數天的連續記錄。

NO.3 SBench6

數字化儀是“盲”儀器，沒有集成顯示器來查看、測量或分析它們收集的數據，這些功能通常由PC執行。虹科 Spectrum提供了一個功能齊全的軟件——SBench6。該軟件具有控制數字化儀和查看采集波形的功能。它可以執行簡單或復雜的測量，并提供多種分析工具。SBench6支持包括digitizerNETBOX在內的所有虹科 Spectrum數字化儀系列，是一款功能強大的應用程序，可直接用于驗證數字化儀的操作。它還允許用戶在開發他們的定制軟件的過程中確認數字化儀的操作，同時可以作為一個離線站來查看和分析數據。SBench6提供顯示、控制、測量和分析功能，使數字化儀可以像示波器一樣操作。圖2顯示了SBench6軟件在對數字化儀控制、采集、查看、測量和分析數據方面的多功能性。

圖2：虹科 Spectrum的 SBench6軟件使得數字化儀可以像示波器一樣操作，以控制、采集、查看、測量和分析波形。

在圖2中，兩個通道的數據被采集并顯示在右下方的網格中。該跡線的水平擴展顯示在下部中間網格中。左上角的網格包含這兩個信號的XY圖。左下方的網格包含組成通道1上信號的14位數字顯示。來自通道1的信號的快速傅立葉變換(FFT)顯示在右上方的網格中，而上方中間的網格包含通道1的直方圖相同的信號。可以看出，將虹科數字化儀與 SBench6結合使用可提供示波器的所有顯示和分析功能。

SBench6還提供光標（每個顯示網格有兩個）和測量參數。光標顯示在FFT顯示屏上，測量5和15MHz處譜線的幅度和頻率。光標讀數出現在與FFT顯示相關圖形的左側信息窗格中。21個測量參數中的峰峰值幅度、有效(rms)幅度和頻率也顯示在與通道Al-Ch0關聯的信息窗格中。SBench6中的分析工具包括平均、波形算術、快速傅里葉變換、直方圖、濾波以及模擬和數字域之間的轉換。

NO.4 使用虹科數字化儀代替示波器的實際測量

圖3：在示例中，使用所有三相電壓和三相電流計算相功率。

在圖3中，我們顯示了WYE連接負載（其中我們可以訪問相電壓和線電壓）。將每相電壓乘以其相關的相電流，結果就是每相的瞬時功率。瞬時功率的平均值是有功功率分量。所有三相功率讀數的總和是負載的總有功功率。

這種測量稱為三瓦表功率測量。為了使用外部差分探頭測量電壓來進行這種測量，需要六個通道。如果使用單端探頭，則通道數增加到九個。能夠在單個數字化儀卡中指定多達16個通道的靈活性是此類測量的主要優勢。

相電壓顯示在圖3的頂行，相電流顯示在中間行。使用模擬計算將每個波形相乘得到的相功率出現在底行。所有三相功率波形的總和與模擬總和，出現在最左側標有“總功率”的網格中。請注意，總功率是相對恒定的。左側信息窗格中顯示的參數讀取各個相功率波形的平均值以及總功率。三相功率測量的平均值之和等于平均總功率。總功率的測量結果為850.9瓦。

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這些示例展示了虹科 Spectrum數字化儀與 SBench6軟件結合能夠具有像示波器一樣強大的測量功能。虹科數字化儀的以下優勢，將更好地代替示波器成為您的理想選擇：

▲更大的最大通道數。

▲每個通道的成本和功耗更低。

▲相應帶寬下的幅度分辨率更高。

▲更高的數據吞吐量，實現更快的自動化測量。

▲相同數量的通道體積更小。

▲輕松遙控。

▲定制軟件和對現成分析工具的訪問。

▲模塊化和可擴展性。

虹科測試測量團隊

虹科是在各細分專業技術領域內的資源整合及技術服務落地供應商。在測試測量行業經驗超過17年的高科技公司，虹科與世界知名的測量行業巨頭公司Marvin Test、Pickering Interface, Spectrum, Raditeq等公司合作多年，提供領域內頂尖水平的基于PXI/PXIe/PCI/LXI平臺的多種功能模塊，以及自動化測試軟件平臺和測試系統，通用臺式信號源設備，高速數字化儀，EMC和射頻測試方案等。事業部目前已經提供覆蓋半導體、3C、汽車行業的超過25個大型和超大型自研系統項目。我們的解決方案已在汽車電子、半導體、通信、航空航天、軍工等多個行業得到驗證。此外，我們積極參與半導體、汽車測試等行業協會的工作，為推廣先進技術的普及做出了重要貢獻。至今，虹科已經先后為全國用戶提供了100+不同的解決方案和項目，并且獲得了行業內用戶極好口碑。