應(yīng)用于教學(xué)方案的USB 模塊化儀器的研究

　　引言
　　
　　研究人員一直在尋找能夠應(yīng)對(duì)科技發(fā)展挑戰(zhàn)的測(cè)試儀器，以滿足包括教育界在內(nèi)的各行各業(yè)的需要。這里要考慮的不僅僅是教育界當(dāng)前的基本需要，商業(yè)界的未來可持續(xù)發(fā)展也至關(guān)重要。雖然傳統(tǒng)臺(tái)式儀器引領(lǐng)了過去的幾十年，但更多的教育界客戶已開始接受兼具靈活性和可擴(kuò)展性的模塊化儀器，這些儀器能適應(yīng)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以及從事先進(jìn)電氣、電子、物理和機(jī)械工程研究實(shí)驗(yàn)室的需要。
　　
　　滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本需要的USB 模塊化儀器
　　
　　電子和電信行業(yè)在過去幾年間發(fā)生了巨大的變化。持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新更加速了這樣的變化，工程師們的研究成果不斷挑戰(zhàn)并突破技術(shù)壁壘。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，所有電子及通訊設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過程中都必須經(jīng)過嚴(yán)格的性能驗(yàn)證和測(cè)試。對(duì)致力于技術(shù)創(chuàng)新和改善人類生活的工程師來說，電子儀器，測(cè)量和測(cè)試知識(shí)，以及專業(yè)技能都是重要和必不可少的。
　　
　　安捷倫科技為全世界的高等院校積極開發(fā)教學(xué)解決方案。安捷倫為年輕的工程師們提供電子儀器和測(cè)量及測(cè)試專業(yè)的相關(guān)技能，幫助他們踏上工程師生涯。USB 模塊化儀器在教育部門的推廣，能在從基礎(chǔ)儀器到全面產(chǎn)品特性研究的教學(xué)中幫助學(xué)生掌握重要的基本概念。
　　
　　對(duì)基本電氣實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)涉及對(duì)儀器的熟悉程度。熟悉的儀器能幫助大學(xué)生理解電路運(yùn)行和測(cè)量基本原理。理解有源濾波器工作原理就是一個(gè)這樣的例子。濾波是最重要的信號(hào)處理方法之一。模擬濾波器用于連續(xù)信號(hào)，通常認(rèn)為這屬于分立元件。另一方面，有源濾波器使用著一個(gè)或多個(gè)有源器件，如晶體管或運(yùn)算放大器。與無源濾波器相比，有源濾波器可以有高輸入阻抗、低輸出阻抗和幾乎任意的增益。有源濾波器的設(shè)計(jì)比無源濾波器更容易。在設(shè)計(jì)一階、二階，甚至五階濾波器時(shí)，示波器與函數(shù)發(fā)生器一起成為設(shè)計(jì)驗(yàn)證的良好工具。例如把 Agilent U2761A 20MHz模塊化函數(shù)∕任意波形發(fā)生器設(shè)置為掃描時(shí)間 100ms，100Hz 至 100kHz（正弦波）掃描，觸發(fā)源設(shè)置為內(nèi)部。用 Agilent U2702A模塊化200MHz數(shù)字示波器檢查三階有源濾波器的波形。通過已知電容和電阻值，就可根據(jù)相應(yīng)的傳遞函數(shù)，把所測(cè)截止頻率（fc）與 fc 的計(jì)算值相比較。通過整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，大學(xué)生將學(xué)會(huì)如何進(jìn)行基本頻率和電壓測(cè)量，以及利用數(shù)字示波器的能力進(jìn)行其它測(cè)量，如上升時(shí)間和信號(hào)統(tǒng)計(jì)。
　　
　　雖然基本測(cè)量要求相同，但模塊化儀器的能力已超出電氣工程實(shí)驗(yàn)室的范圍。通用實(shí)驗(yàn)室中的儀器可用于進(jìn)行科學(xué)研究和監(jiān)測(cè)材料化學(xué)。大學(xué)教師建立起互動(dòng)的儀器系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的反應(yīng)會(huì)變得很復(fù)雜。這反過來又會(huì)阻礙精確測(cè)量和信號(hào)詳細(xì)分析的任務(wù)。例如通常用示波器來了解系統(tǒng)中的低頻噪音（通常為 100Hz或更低）狀況。對(duì)于這項(xiàng)研究，重要的是監(jiān)視信號(hào)的頻域性能。Agilent U2701和U2702A 100MHz/200MHz示波器有兩個(gè)通道，可提供高達(dá)1GSa/sec采樣率，32Mpts 的深存儲(chǔ)器能完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和毛刺檢測(cè)。示波器 20種快的自動(dòng)測(cè)量使其適合這些一般性的應(yīng)用。此外，捆綁的安捷倫測(cè)量管理器（AMM）軟件提供直觀和類似臺(tái)式儀器的圖形用戶界面，使學(xué)生和研究人員能控制示波器和運(yùn)行更便捷的自動(dòng)測(cè)試。該軟件旨在幫助他們快速完成設(shè)備配置，數(shù)據(jù)記錄和采集，而不需要開發(fā)軟件程序。

　　
　　圖 1，Agilent U2701A 100MHz 示波器以用戶友好和類似臺(tái)式儀器的界面執(zhí)行 FFT 分析 。這是 Agilent USB 模塊化示波器的標(biāo)志性屏幕 —— 提供無需編程的配置控制。