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解读有关模块化仪器的五个误解

Tom Lillig?? 2014年09月30日 ?? 收藏0
随着模块化测试设备的日益普及,围绕模块化与传统台式仪器的优劣对比产生了许多误解。这些误解虽然听起来很有道理,但这些结论往往真假并存,让人虚实难辨。为了通过熟悉的语言和容易理解的概念来理解复杂事务,人们口口相传便形成了所谓的神话,就如近代科学昌明之前用于解释星座组成的希腊神话。为应用选择最适合的测试与测量仪器同样复杂,因此出现误解并不足为奇。

是德科技拥有超过75年的台式仪器开发经验和超过30年的模块化仪器开发经验,能够为用户提供最尖端的产品。是德科技深知在两类产品之间做出选择的难度,但是,去伪存真并消除误解,是德科技可以帮助客户针对具体应用选择理想的产品。下面将讨论部分普遍认同的误解并阐明其真相。

误解1:模块化仪器价格必然低于台式产品

该误解产生的原因在于台式仪器普遍价格昂贵。显然,功能完备的独立仪器包含众多按钮并配有前面板显示屏,非常适合某些研发环境,但其并非大多数自动测试环境的最佳选择。模块化仪器通常将贵重元件隐藏在内部,因此给人以价格低廉的印象。例如,当代PXI背板支持18个插槽和4GB/s的数据传输速率,但不可避免地增加了连接器、开关和背板材料的成本。充分装载宽带连接仪器的机箱能够发挥高成本带来的性能提升,但对于其他应用来说这些开支可能并非必要。因此,实现单个仪器的PXI系统,其成本比相同的“台式”仪器要高出10%~40%。

这个误解包含哪些事实?作为独立产品时,台式仪器的价格可能相对较低,而在单机箱内集成多台仪器的模块化解决方案往往可以摊薄成本。通常,单台机箱整合2~4台仪器可以获得与台式仪器相当的价格。

此外,仪器制造成本并不等同于客户的购买价格。部分厂商希望借助模块化仪器进入测试与测量市场。为了提高市场份额,一些厂商不惜将产品价格降低到市场价格以下,以利润换取市场。当然,此类策略不可能长期持续。

误解2:模块化仪器天生能够提供更高的吞吐量

该误解可能源于模块化系统通常配置的快速背板。实际上,在选择台式或模块化仪器的背板时,需要综合考虑预期应用的预算和功能需要。换句话说,模块化仪器不是必须要配备比台式仪器速度更高的背板。背板选择取决于仪器用途(图1)。例如,使用台式仪器时,通过宽带背板连接仪器采集单元与计算单元更为方便,因为两者之间只需点对点连接。与此同时,模块化仪器的背板必须支持几乎无限的连接组合。大多数当代PXI机箱使用了第二代PCIe总线和接口标准,以支持背板实现高吞吐量。部分台式仪器的内部背板采用了相同的第二代PCIe标准,但台式仪器的总线设计通常只需支持该仪器的特定要求。例如,第二代PCIe标准的性能要求超过了16位30MHz任意波形发生器的性能需要,因此此类设备通常采用速度和成本相对较低的总线(例如USB)。同时,160GSa/s采样率的示波器的性能要求高于第二代PCIe标准,因此需要速度更高的专有总线。

图1:台式仪器与模块化仪器架构对比。
图1:台式仪器与模块化仪器架构对比。

该误解包括两个方面的事实。首先,模块化仪器的背板的确通常速度很快,因为它们被设计成支持广泛的应用和不同的数据速率。为了满足仪器间快速通信的要求,模块化解决方案通常需要使用通用或标准背板。模块化仪器则通常选择宽带背板标准,以适应最严苛的应用场景。

其次,模块化仪器升级部件更方便,也就是说模块化系统可以更灵活且更经济高效地升级任何限制性能的部件,相比之下,台式仪器速度升级更加困难。例如,如果CPU成为模块化系统的性能瓶颈,用户可以在市场出现新款PC时轻松升级。同样,如果模数转换器影响系统性能,真正的模块化体系结构支持用户仅升级数字化仪。因此,即使台式仪器和模块化仪器具有相同的初始速度,模块化仪器可以通过逐步升级实现速度提升并超过台式设备。

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模块化仪器? 测试设备? 吞吐量? 信号完整性?

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