前情回顧

上期德思特向大家介紹了德思特模塊化數字化儀在車輛測試中的應用，8到16位的通道，高達5 GS/s的采樣率允許選擇與應用相匹配的快速或慢速采樣，即使缺少組件，它們也可以進行測試。這期將為大家介紹如何使用信號源進行仿真，及模塊化儀器相關應用。

使用信號源進行仿真

在許多工程項目中，測試可能會因為缺少關鍵組件或進行物理測試成本太高而被擱置，任意函數發生器(AWG)可用于創建幾乎任何波形并彌補這些缺失的組件。任意波形發生器是數字信號源，其工作方式與數字化儀非常相似。數字化儀對模擬波形進行采樣、數字化，然后將其存儲在采集存儲器中，而AWG則在波形存儲器中存儲波形的數字描述，選定的波形樣本被發送到數模轉換器(DAC)，然后通過適當的濾波和信號調節，以模擬波形的形式輸出。

對于仿真，如果您可以訪問數字化儀獲取的缺失部分的響應波形，或者可以通過分析方式創建該波形，那么也可以使用AWG作為替代品。如何使其能夠輸出一系列波形，每個波形代表被測系統的不同狀態？這一般是通過多個發電機和某種開關來完成的，AWG是更加高效的一種方法。

德思特方案

AWG具有功能齊全的序列模式，例如TS-M4i.66xx-x8系列，能夠在波形之間實時切換，甚至無需重新加載不同波形的時間。AWG的波形存儲器是分段的，測試所需的每個波形都可以存儲在其自己的段中。AWG在計算機控制下根據存儲在單獨序列存儲器中的指令逐步處理波形，可以更新或更改序列存儲器的內容，而不會影響輸出狀態。該序列模式操作允許基于測試結果自適應地改變測試序列，此功能大大減少了測試時間并提高了測試的徹底性。

TS-M4i.66xx系列

例如，AWG可用于替代PSI5傳感器，產生一系列可編程輸出代碼。 PSI5使用曼徹斯特編碼。曼徹斯特碼總是在每個位周期的中間放置一個轉換。它也可能（取決于要傳輸的信息）在周期開始時有一個過渡，中間位轉換的方向指示數據，周期邊界處的轉變不攜帶信息，它們的存在只是為了將信號置于正確的狀態以允許中間位轉換。有保證的轉換允許信號自計時。要生成PSI5數據包，需要三個波形段，如圖4所示。邏輯"1"（段1）由高到低的轉換表示。邏輯"0"（段0）由低到高的轉變表示。最后，基線電平（第2段）為 0 伏直流電平。

創建曼徹斯特編碼數據包需要三個波形段

通過使用這些組件定義三個波形段，可以合成數據模式的任何組合。這意味著通過重新排列這三個段的順序，可以更改數據包的內容。下圖顯示了PSI5數據包的四個示例，每個數據包由三個段組成，但每個都有不同的數據內容。

重新排序序列內存內容產生的四種不同的數據模式，這可以在AWG運行時動態完成

在此示例中，段的長度設置為512個樣本，時鐘速率為50 MS/s，因此每個組件（TBIT）的持續時間將為10.24 μs。數據包被持續超過兩個位時鐘周期的基線信號分隔。AWG使用MATLAB腳本進行控制，該腳本從三個段組裝了四種不同的數據模式，用于本次測試。數據包之間的切換無縫地進行，沒有間斷。

電源排序

另一個值得關注的領域是加電或斷電時電源軌的正確排序。嵌入式計算系統通常需要多個電源電壓來為微處理器、存儲器和其他板載設備供電。大多數微控制器都有規定的電壓施加順序，以防止出現鎖定等問題。電源管理IC（PMIC）或電源定序器執行許多定序任務，由于大多數處理器使用多個電壓，因此具有最多8個輸入的數字化儀是此類測量的理想儀器。此外，由于加電/斷電序列需要毫秒量級，還需要大型采集存儲器。

監控 5、3.3 和1.8 V電源軌以確定正確的加電順序

上圖是電源序列測量的簡單示例。監控三個電源軌（5、3.3和1.8 伏）。預期電壓電平應按所需順序單調上升。在此示例中，5伏電源先于其他電源打開，然后是3.3伏和1.8伏線路。

可以使用光標測量時間延遲，如圖所示，其中5伏和3.3伏總線之間的時間延遲測量為35.5 μs。

這種類型的功率測量可以擴展到測量紋波、調節和瞬態響應。

機械測量

模塊化儀器還可以使用合適的傳感器進行機械測量。下圖顯示了對風扇執行的一系列機械測量。

使用轉速計、加速度計和麥克風測量風扇的振動和聲學特性。

此SBench 6屏幕圖像顯示最左側網格中的轉速計輸出。該波形由風扇每轉一圈產生一個脈沖。通過測量該信號的頻率來讀取風扇速度。圖左中心信息窗格中的頻率讀數顯示該頻率為27.8 Hz（每秒轉數）。將此頻率讀數乘以60得出風扇的轉速為1668轉/分鐘 (RPM)。顯示頻率最小值、最大值和偏差的統計讀數顯示在頻率讀數下方。

加速度計輸出出現在標有“加速度計輸出”的上部中心網格中。已使用模擬通道設置設置自定義垂直刻度，以直接以g讀取。信號峰峰值和有效（rms）幅度的測量結果顯示在信息窗格中。信號的時域視圖有些難以解釋，因此計算該信號的快速傅里葉變換 （FFT）并顯示在右上角的顯示網格中。

FFT顯示構成加速度信號的頻率分量。FFT的頻域或頻譜視圖提供了更容易的物理解釋，因為它分離了各種頻率分量。最左邊的峰值出現在27.8 Hz處，即風扇電機的旋轉頻率。其他光譜分量對應于風扇的物理屬性。

麥克風輸出顯示在中心底部網格中，按比例讀取聲學聲壓。該數據也已重新調整，以便以壓力單位（即帕斯卡）讀取。信息窗格中的測量結果顯示該信號的峰峰值和有效幅度。與振動信號的情況一樣，聲學的FFT提供了大量的物理洞察力。

總結

模塊化儀器非常適合車輛測試和測量應用。它們提供大量分辨率為8至16位的通道。高達5 GS/s的數字化速率允許選擇與應用相匹配的快速或慢速采樣。任意波形發生器支持模擬場景。即使缺少組件，它們也允許進行測試。PCIe、PXI或LXI配置的選擇符合便攜式或實驗室測試的需求。