PXI​システム​と​DC​テスタ​による​高速​で​低​価格​な​AC​デバイス​テスト​システム​の​開発

"NI​製品​を​用​い​て​構築​さ​れ​た​ビデオ​アンプ​と​オーディオ​アンプ​の​テスト​の​アプリケーション​は、​他社​製​の​ミックス​ド​デ​バイ​ステ​ス​タ​に​比較​し​て、​テスト​時間​は​30%​以上​高速​で​あり、​システム​コスト​は​70%​以下​の​価格​で​顧客​に​提案​する​こと​が​でき​た。" ​

- 富川 茂夫 氏, 株式会社​スパンドニクス 開発部

課題:

オーディオ​から​RF​帯域​まで​様々​な​AC​試験​の​アプリケーション​に​対応​可能​な​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​社​(NI​社)​の​PXI​システム​と​DC​電源​の​バリエーション​豊富​な​弊社​テスタ​SX-3000​シリーズ​を​同期​動作​さ​せ​た​高速​で​低​価格​な​AC​デバイス​テスト​システム​を​開発​する。 ​

ソリューション:

オーディオ​から​RF​帯域​まで​様々​な​AC​試験​の​アプリケーション​に​対応​可能​な​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​社​(NI​社)​の​PXI​システム​と​DC​電源​の​バリエーション​豊富​な​弊社​テスタ​SX-3000​シリーズ​を​同期​動作​さ​せ​た​高速​で​低​価格​な​AC​デバイス​テスト​システム​を​開発。 ​

1. 背景

ビデオ、​オーディオ​機器​など​の​製品​に​多く​の​AC​デバイス​が​使用​さ​れ​て​いる​が、​これらの​製品​は​国内、​海外​メーカ​の​価格​競争​が​激​しく、​デバイス​メーカ​は​製品​メーカ​から​デバイス​の​コストダウン​要求​を​受け​て​いる。​デバイス​の​量産​時​の​コスト​は、​テスタ​の​導入​コスト、​テスト​時間、​歩留まり​率​など​の​要素​から​構成​さ​れ​て​いる。​一般​的​に​AC​デバイス​の​テスト​は​高価​な​ミックス​ド​デ​バイ​ステ​ス​タ​が​必要​と​なる​ため、​テスタ​の​導入​コスト​による​デバイス​コスト​の​上昇​が​デバイス​メーカ​に​負担​と​な​って​おり、​デバイス​メーカ​から​低​価格​な​AC​デバイステスタ​が​要求​さ​れ​て​いる。​そこで​オーディオ​から​RF​帯域​まで​様々​な​AC​試験​の​アプリケーション​に​対応​可能​な​ナショナル​イン​ス​ツル​メンツ​社​(以下​NI​社​と​省略)​の​PXI​システム​と​DC​電源​の​バリエーション​豊富​な​弊社​テスタ​SX-3000​シリーズ​を​同期​動作​さ​せ​た​高速​で​低​価格​な​AC​デバイス​テスト​システム​を​開発​する。

 

2. 課題

通常、​被​測定​デバイス​の​テスト​に​必要​な​機能​を​テスタ​が​持​って​い​ない​場合、​テスタ​に​単体​の​外部​測定​器​を​接続​し、​テスタ​と​単体​の​外部​測定​器​と​を​同期​さ​せ​て​被​測定​デバイス​の​テスト​を​行う​こと​により、​テスタ​に​不足​し​て​いる​機能​を​単体​の​外部​測定​器​で​補​って​テスト​を​行​って​いる。​しかし、​単体​の​外部​測定​器​に​一般​的​に​付属​し​て​いる​GPIB(General Purpose Interface Bus)​インターフェース​の​データ​転送​速度​は​1 MB/​秒​と​低速​で​ある​ため、​データ​転送​時間​による​テスト​時間​の​増加​が​問題​と​なる​こと​が​多い。​PXI​システム​は​単体​の​外部​測定​器​と​同等​の​機能・​性能​を​持​っ​た​様々​な​モジュール​が​存在​し​て​おり、​データ​転送​速度​は​132 MB/​秒​と​高速​で​ある。​しかし​これまで​テスタ​が​PXI​システム​を​制御​する​方法​が​なく、​テスタ​と​PXI​システムを同期動作させたテストを行うことができなかった。

 

3. ソリューション

3-1. システム​構成

NI​社​の​PXI​システム​と​弊社​テスタ​SX-3000​シリーズ​を​使用​し、​図​1(右上​の​画像​参照)​に​示す​よう​な​テスト​システム​を​構築​する。​図​2(右上​の​画像​参照)​は​実際​の​テスト​システム​の​外観​で​ある。​操作​用​PC​上​に​ある​テスタ​専用​ソフトウェア​で​AC​デバイス​の​DC​テスト​と​PXI I/​F​と​DIO​間​の​通信​を​含​ん​だ​テスト​プログラム​を​作成​する。​テスト​プログラム​は、​操作​用​PC​に​て​測定​用​PC​が受け取ることができる形式にコンパイルされ、​測定​用​PC​に​LAN​経由​で​送​られる。​また、​操作​用​PC​上​に​ある​LabVIEW​に​て​AC​デバイス​の​AC​テスト​と​PXI I/​F​と​DIO​間​の​通信​を​含​ん​だ​テスト​プログラム​を​作成​する。​テスト​の​開始​は、​操作​用​PC​から​測定​用​PC​に​テスト​開始​信号​を​LAN​経由​で​送り、​測定​用​PC​は​テスト​を​開始​する。​DC​テスト​は、​測定​用​PC​が​テスタバス​を​経由​し​て​SX-3000​の​ONVI、​CBIT​等​の​資源​モジュール​を​制御​し​実行​する。​AC​テスト​は、​測定​用​PC​が​テスタバス​を​経由​し​て​SX-3000​の​PXI I/​F​から​PXI​システム​の​DIO​に​トリガ、​テスト​No​を​送り、​操作​用​PC​は​PXI​バス​を​経由​し​て​PXI​システム​の​デジタイザ、​AWG​等​の​資源​モジュール​を​制御​し、​テスト​No​に​対応​した​AC​テスト​を​実行​する。​AC​テスト​終了​後、​操作​用​PC​は​テスト​終了​信号​と​テスト​結果​の​データ​を​PXI​システム​の​DIO​から​SX-3000​の​PXI I/​F​に​送る。​(ここ​で、​PXI​システム​の​DIO​から​SX-3000​の​PXI I/​F​に​送​られる​データ​は、​PXI​システム​の​デジタイザ​等​で​取得​した​生​データ​では​なく、​操作​用​PC​上​に​ある​LabVIEW​によって​生​データ​を​演算​処理​した​後​の​結果​データ​で​ある。)​全​テスト​が​終了​すると、​測定​用​PC​は​測定​終了​信号​と​結果​データ​を​LAN​経由​で​操作​用​PC​に​送り、​操作​用​PC​は​結果​データ​の​合否​判定、​結果​データ​の​統計​解析​処理​を​行う。

 

テスト​プログラム​は、​AC​テスト​と​DC​テスト​の​2​つ​の​プログラム​を​作成​する​必要​が​ある​が、​AC​テスト​で​使用​する​LabVIEW​は​理解​し​やすい​データ​フロー​型​の​言語​で​ある​ため、​短期間​で​テスト​プログラム​の​作成​が​可能​で​ある。​また、​DC​テスト​で​使用​する​テスタ​専用​プログラム​は、​弊社​の​従来​テスタ​から​採用​さ​れ​て​いる​言語​で​ある​ため、​顧客​が​過去​に​作成​した​DC​テスト​の​プログラム​に​AC​テスト​(PXI I/​F​と​DIO​間​の​通信)​部分​を​追加​し​て​プログラム​を​再​利用​が​可能​で​ある。

 

図​3(右上​の​画像​参照)​に​実際​の​デバイス​(ビデオ​アンプ)​の​テスト​例​を​示す。​弊社​テスタ​専用​ソフトウェア​の​試験​プログラム​を​ブレーク​ポイント​で​止め、​デバイス​に​印加​する​DC​電圧​や​入出力​等​を​固定​した​状態​で​(図​3​の​右側)、​NI​社​の​LabVIEW​を​使用​し​て​PXI​システム​の​信号​発生​器​から​AC​信号​を​デバイス​に​入力​し、​信号​発生​器​の​周波数​を​掃引​し​各​周波数​ポイント​における​デバイス​の​出力​を​デジタイザ​に​取り込み、​FFT​処理によってレベル測定を行った​(図​3​の​左側)。

 

表​1(右上​の​画像​参照)​は​PXI​システム​の​資源​モジュール​の​型​名、​機能、​用途​を​示し​て​いる。​PXI-4461(信号​収録/​発生)​は​オーディオ​デバイス、​PXI-5422(AWG)​と​PXI-5122(デジタイザ)​は​ビデオ​デバイス、​PXI-5650(RF SG)​と​PXI-5152(デジタイザ)​は​RF​デバイス​の​AC​テスト​を​想定​し​て​いる。​NI​社​から​非常​に​多く​の​種類​の​PXI​規格​の​資源​モジュール​が​供給​さ​れ​て​おり、​表​1​以外​の​機能​の​資源​モジュール​が​必要​な​場合​も​対応​する​こと​が​できる。

 

表​2(右上​の​画像​参照)​は​SX-3000​シリーズ​の​資源​モジュール​の​型​名、​機能、​用途​を​示し​て​いる。​ONVI​は​低​電圧​で​小​電流​の​デバイス、​QNVI​は​低​電圧​で​中​電流​の​デバイス、​DHVI​は​高​電圧​の​デバイス、​SPVI​と​DPVI​は​大​電流​の​デバイス、​SUHV​は​超高​電圧​の​デバイス​の​DC​テスト​を​想定​し​て​いる。​また、​TMR​は​時間​測定​が​必要​な​デバイス、​CBIT​は​デバイス​が​搭載​さ​れ​た​テスト​ボード​上の​入出力​切換え​用​の​リレー​の​コントロール​等​を​想定​し​て​いる。​弊社​は​多​種類​の​DC​電源​の​資源​モジュール​を​供給​し​て​おり、​デバイス​の​テスト​に​最適​な​資源​モジュール​で​テスタ​を​構成​する​こと​が​できる。

 

3-2. 結果

図​4(右上​の​画像​参照)​と​図​5(右上​の​画像​参照)​に​これまでに​顧客​に​提案​した​ビデオ​アンプ​と​オーディオ​アンプ​の​テスト​の​アプリケーション​例​を​示す。​どちら​の​アプリケーション​とも​他社​製​の​ミックス​ド​デ​バイ​ステ​ス​タ​に​比較​し​て、​テスト​時間​は​30%​以上​高速​で​あり、​システム​コスト​は​70%​以下​の​価格​で​提案​する​こと​が​でき​た。​顧客​から​好​評価​を​得て​おり、​顧客​の​次期​テスタ​の​導入​候補​と​な​って​いる。

 

 

図​1. ​ ​テスト​システム​構成 ​
図​2. ​ ​テスト​システム​外観 ​
図​3. ​ ​デバイス​の​テスト​例 ​
表​1. ​ ​PXI​システム​モジュール ​
表​2. ​ ​SX-3000​シリーズ​モジュール ​
図​4. ​ ​ビデオ​アンプ​の​テスト​の​アプリケーション​例 ​
図​5. ​ ​オーディオ​アンプ​の​テスト​の​アプリケーション​例 ​