應用于教學方案的USB 模塊化儀器的研究

　　引言
　　
　　研究人員一直在尋找能夠應對科技發(fā)展挑戰(zhàn)的測試儀器，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前的基本需要，商業(yè)界的未來可持續(xù)發(fā)展也至關重要。雖然傳統(tǒng)臺式儀器引領了過去的幾十年，但更多的教育界客戶已開始接受兼具靈活性和可擴展性的模塊化儀器，這些儀器能適應基礎教學實驗室，以及從事先進電氣、電子、物理和機械工程研究實驗室的需要。
　　
　　滿足教學實驗室基本需要的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。為實現(xiàn)最佳性能，所有電子及通訊設備在設計和制造過程中都必須經(jīng)過嚴格的性能驗證和測試。對致力于技術(shù)創(chuàng)新和改善人類生活的工程師來說，電子儀器，測量和測試知識，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)教學解決方案。安捷倫為年輕的工程師們提供電子儀器和測量及測試專業(yè)的相關技能，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，能在從基礎儀器到全面產(chǎn)品特性研究的教學中幫助學生掌握重要的基本概念。
　　
　　對基本電氣實驗的經(jīng)驗涉及對儀器的熟悉程度。熟悉的儀器能幫助大學生理解電路運行和測量基本原理。理解有源濾波器工作原理就是一個這樣的例子。濾波是最重要的信號處理方法之一。模擬濾波器用于連續(xù)信號，通常認為這屬于分立元件。另一方面，有源濾波器使用著一個或多個有源器件，如晶體管或運算放大器。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。有源濾波器的設計比無源濾波器更容易。在設計一階、二階，甚至五階濾波器時，示波器與函數(shù)發(fā)生器一起成為設計驗證的良好工具。例如把 Agilent U2761A 20MHz模塊化函數(shù)∕任意波形發(fā)生器設置為掃描時間 100ms，100Hz 至 100kHz（正弦波）掃描，觸發(fā)源設置為內(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)相應的傳遞函數(shù)，把所測截止頻率（fc）與 fc 的計算值相比較。通過整個實驗過程，大學生將學會如何進行基本頻率和電壓測量，以及利用數(shù)字示波器的能力進行其它測量，如上升時間和信號統(tǒng)計。
　　
　　雖然基本測量要求相同，但模塊化儀器的能力已超出電氣工程實驗室的范圍。通用實驗室中的儀器可用于進行科學研究和監(jiān)測材料化學。大學教師建立起互動的儀器系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的反應會變得很復雜。這反過來又會阻礙精確測量和信號詳細分析的任務。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。對于這項研究，重要的是監(jiān)視信號的頻域性能。Agilent U2701和U2702A 100MHz/200MHz示波器有兩個通道，可提供高達1GSa/sec采樣率，32Mpts 的深存儲器能完成實時數(shù)據(jù)分析和毛刺檢測。示波器 20種快的自動測量使其適合這些一般性的應用。此外，捆綁的安捷倫測量管理器（AMM）軟件提供直觀和類似臺式儀器的圖形用戶界面，使學生和研究人員能控制示波器和運行更便捷的自動測試。該軟件旨在幫助他們快速完成設備配置，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式儀器的界面執(zhí)行 FFT 分析 。這是 Agilent USB 模塊化示波器的標志性屏幕 —— 提供無需編程的配置控制。