PXIe-5164​オシロスコープ。​確度​と​入力​レンジ​を​最大​化。​妥協​を​最小​化。

概要

NI​は​2014​年、LabVIEW FPGA​モジュールを​ターゲット​にし​て​再​プログラム​できる​FPGA​を​搭載​した​最初​の​オシロスコープ​を​発表​しま​した。​この​計測​テクノロジ​の​進歩​により、​デバイス​や​実験​の​変化​に​応​じ​て、​現在​および​将来​の​ニーズ​を​満たす​よう​に​オシロスコープ​の​動作​を​定義​する​こと​が​でき​ます。​ここ​で​紹介​する​PXIe-5164​オシロスコープ​は、​前述​の​プログラム​可能​な​FPGA​を​搭載​し​て​いる​だけ​で​なく、​高い​計測​確度、​広い​帯域​幅​を​兼​ね​揃​え​てい​ます。​以下​では、​PXIe-5164​再​構成​可能​オシロスコープ​の​特長、​ならびに、​これらの​特長​が​テスト​の​コスト​削減、​市場​投入​まで​の​時間​短縮、​テスト​歩留まり​の​向上​に​どの​よう​に​貢献​する​か​を​説明​し​ます。

 

内容

PXIe-5164​オシロスコープ

PXIe-5164​は、​業界​最高​の​柔軟性​を​持つ​オシロスコープ​です。

PXIe-5164​は、​14​ビット​の​アナログ/​デジタル​変換​器 (ADC) を​搭載​した​市販​の​オシロスコープ​として、​業界​最高​水準​の​帯域​幅、​広い​入力​電圧​レンジ、​広い​オフセット​レンジ​を​達成​し​て​おり、​1​台​の​PXIe-5164​で​さまざま​な​テスト・​計測​の​課題​に​立ち向かう​こと​が​でき​ます。​PXIe-5164​に​は、​以下​の​テクノロジ​が​搭載​さ​れ​てい​ます。

  • 400 MHz​の​帯域​幅​で​1 GS/​s​の​サンプル​レート​に​対応​する​2​つ​の​14​ビット​チャンネル
  • 2​つ​の​チャンネル​は​いずれ​も​カテゴリ​II​に​準拠​し、​100 Vpp​まで​の​電圧​入力​レンジ、​最大​±250 V​の​調節​可能​オフセット​に​対応
  • 1​つ​の​PXI​シャー​シ​で、​最大​34​チャンネル​の​並列​多​チャンネル​システム​を​構築
  • PCI Express x8 Gen 2​バス​通信​に​対応​し、​最大​3.2 GB/​s​の​スト​リー​ミン​グ​データ​レート​を​実現
  • LabVIEW​で​プログラミング​が​可能​な​Xilinx Kintex-7 410 FPGA​を​搭載​し、​フィルタ​や​トリガ、​カウンタ​など​の​カスタム​信号​処理​を​ユーザ​が​独自​に​実装

 

この​新型​の​オシロスコープ​は​モジュール​性​を​備え​て​いる​こと​から、​進化​を​続ける​要件​に​常に​追随​する​こと​が​可能​で​あり、​あらゆる​テスト/​測定​システム​において、​何ら​妥協​する​こと​なく​活用​できる​ソリューション​です。

図​1. PXIe-5164​は、​400 MHz​の​帯域​幅、​14​ビット​の​分解能、​250 V​の​測定​レンジ​を​備え​た​高性能​オシロスコープ。

 

PXIe-5164​の​アナログ​性能

アナログ​設計​は、​オシロスコープ​の​仕様​の​中でも​軽視​さ​れ​がち​です。​しかし、​帯域​幅​や​有効​ビット​数 (ENOB) など​の​性能​は、​パス​バンド​フラット​ネス、​ステップ​応答、​線形​性、​ノイズ​など​の​特性​に​支え​ら​れ​てい​ます。​PXIe-5164​は、​優​れ​た​設計​の​A/​D​変換​器 (ADC) と​アナログ​フロント​エンド​が​もたらす​広い​ダイナミック​レンジ、​高​電圧​レンジ​でも​十分​な​分解能、​デジタル​信号​処理 (DSP) を​駆使​した​振幅・​位相​応答​の​安定​化・​等​化​処理​平均​化​など、​アナログ​性能​を​高める​ため​の​要素​が​盛り​込​まれ​てい​ます。

 

優​れ​た​設計​の​ADC​と​アナログ​フロント​エンド​が​もたらす​広い​ダイナミック​レンジ

PXIe-5164​は、​入力​レンジ​を​犠牲​する​こと​なく、​測定​確度​を​最大​化​する​こと​を​目指​し​て​設計​さ​れ​てい​ます。

PXIe-5164​は、​ADC​として​Texas Instruments​社​の​ADS54J40​を​使用​し​てい​ます。​この​ADC​は、​ノイズ​の​スペクトル​密度​の​仕様​が​155.9 dBFS/​Hz​と、​非常​に​低​ノイズ​な​もの​と​な​って​い​ます。​PXIe-5164​では、​この​ADC​の​持つ​低​ノイズ​性能​を​フル​活用​する​ため​に、​特別​な​アナログ​フロント​エンド​回路​設計​を​採用​しま​した。​図​2 (a) は、​典型​的​な​オシロスコープ​の​ブロック​ダイ​ア​グラム​を​示し​てい​ます。​この​オシロスコープ​では、​50 Ω​の​抵抗​を​フロント​パネル​入力​と​並列​に​接続​する​だけ​で、​50 Ω​モード​を​実現​し​てい​ます。​しかしながら、​信号は高入力インピーダンスおよび高電圧向けに最適化された​1 MΩ​バッファ​を​通過​する​こと​となり​ます。​1 MΩ​バッファ​は、​50 Ω​モード​に対して​ノイズ​と​歪み​性能​を​最適​化​さ​れ​て​いる​わけ​では​ない​ため、​50 Ω​モード​で​の​信号​品質​は​妥協​の​混​じ​っ​た​もの​となり​ます。​一方、​図​2 (b) は、​PXIe-5164​オシロスコープ​の​フロント​エンド​回路​設計​を​示し​てい​ます。​PXIe-5164​では、​50 Ω​モード​では​1 MΩ​セクション​を​バイパス​可能​し、​低​イン​ピ​ー​ダンス​アンプ​セクション​に​直接​接続​可能​と​な​って​い​ます。​この​ため、​1 MΩ​ステージ​を​迂回​でき、​信号​品質​に​影響​が​及ぶ​こと​は​ありま​せん。​また、​図​2 (b) の​低​イン​ピ​ー​ダンス​アンプ​は、​可変​フィードバック​を​備え​た​シングル​ステージ​シリコン​ゲルマニウム​ADC​ドライバ​です。​多く​の​オシロスコープ​設計​の​特性​で​ある​多段​構造​では​なく、​単一​の​アンプ​を​使用​する​こと​で、​ノイズ​と​歪み​を​最低限​に​抑圧​できる​よう​に​設計​さ​れ​てい​ます。​また、​この​シングル​ステージ​回路​で​の​ゲイ​ン​制御​は、​減衰​量​を​制御​する​の​では​なく、​フィードバック​係数​を​変える​こと​によって​実現​し​てい​ます。​この​よう​な​設計​の​恩恵​によって、​50 Ω​モード​で​高い​計測​性能​を​引き出せる​よう​に​な​って​い​ます。

 

図​2. 通常​の​オシロスコープ​の​信号​パス (a) が​高​インピーダンス​や​高​電圧​向け​に​最適​化​さ​れ​て​いる​の​に対し、​PXIe-5164​オシロスコープ​の​信号​パス​は、​50 Ω​の​パス​で​1 MΩ​バッファ​を​バイパス​し、​ゲイ​ン​ステージ​を​1​つ​のみ​に​する​こと​で、​測定​確度​を​最適​化​する​よう​に​設計​さ​れ​て​いる。

 

PXIe-5164​の​優​れ​た​ダイナミック​レンジ​性能​は、​一般​的​な​8​ビット​の​箱​形​オシロスコープ​と​比較​すると​一目瞭然​です。​図​3​は、​箱​形​オシロスコープ​と​PXIe-5164​オシロスコープ​を​用​い​て、​パルス​上​に​重畳​さ​れ​た​通信​信号​を​時間​領域​波形​で​示し​た​もの​です。​通信​信号​の​振幅​は、​パルス​振幅​の​1​パーセント​です。​また、​どちら​の​計測​器​も、​レンジ​は​2 Vpp、​入力​インピーダンス​は​50 Ω​に​設定​さ​れ​てい​ます。​なお、​箱​形​オシロスコープ​では、​SN​比​を​向上​させる​ため​に、​帯域​幅​を​250 MHz​と​し、​収集​モード​は​高​分解能​に​設定​さ​れ​てい​ます。​図​3​を​見​て​わかる​よう​に、​8​ビット​の​箱​形​オシロスコープ​では、​キャプチャ​さ​れ​た​波形​から​通信​信号​を​識別​する​こと​は​不可能​です。​一方、​PXIe-5164​オシロスコープ​で​キャプチャ​さ​れ​た​波形​から​は、​通信​信号​を​容易​に​識別​し、​必要​に​応​じ​て​デコード​する​こと​が​可能​です。 

図​3. 一般​的​な​8​ビット​の​箱​形​オシロスコープ​の​時間​領域​プロット​と​PXIe-5164​オシロスコープ​と​の​比較。​どちら​も​パルス​に​重畳​さ​れ​た​通信​信号​を​サンプリング​し​て​いる。​8​ビット​の​箱​形​オシロスコープ​では​通信​信号​を​識別​でき​ない​が、​PXIe-5164​では​容易​に​識別・​デコード​可能。

 

図​4​は、​同じ​箱​形​オシロスコープ​と​PXIe-5164​の​スペクトル​結果​を​示し​てい​ます。​入力​は​11 dBm​の​101 MHz​正弦波​です。​どちら​の​オシロスコープ​も​50 Ω、​2 Vpp​レンジ、​全帯域幅に設定され、​高速​フーリエ​変換 (FFT) ポイント​数​は​100​万​に​設定​さ​れ​てい​ます。​図​4​の​よう​に、​PXIe-5164​オシロスコープ​の​ノイズ​フロア​は、​箱​形​オシロスコープ​より​も​22 dB​低い​こと​が​確認​でき​ます。​また、​PXIe-5164​データ​の​FFT​サイズ​を​20​万​ポイント​に​縮小​し​て、​両方​の​FFT​ビン​幅​を​同じ​2.5 KHz​に​揃​え​た (サンプル​レート​は​箱​型​オシロスコープ​が​5 Gs/​s、​PXIe-5164​が​1 Gs/​s) 場合​でも、​PXIe-5164​は​依然として​16 dB​低い​ノイズ​フロア​を​達成​でき​ます。​加​えて、​PXIe-5164​オシロスコープ​は、​高調​波​歪み​性能​も​優​れ​てい​ます。

図​4. PXIe-5164​の​周波数​スペクトル​計測​性能​を​一般​的​な​8​ビット​の​箱​型​オシロスコープ​と​比較​すると、​PXIe-5164​は​箱​形​オシロスコープ​より​も​22 dB​低い​ノイズ​フロア​を​達成​できる。

 

高​電圧​計測​性能​と​高​分解能​計測​性能​を​両立

従来​の​オシロスコープ​では、​50 Ω​の​信号​経路​に​過電圧​保護​を​持​たせる​ため​に、​計測​性能​を​犠牲​に​してき​ま​した。​PXIe-5164​では、​50 Ω​パス​に​特別​な​直列​保護​回路 (図​2 (b) の​「Protection」​と​ラベル付け​さ​れ​た​ブロック) を​設ける​こと​で、​50 Ω​モード​において​過電圧​保護​と​計測​性能​の​両立​を​図​って​い​ます。

多く​の​オシロスコープ​では、​1​つ​または​複数​の​分​圧​器 (Compensated attenuator) を​用​い​て​高​電圧​レンジ​の​計測​に​対応​し​てい​ます。​この​分​圧​器​は、​図​2 (a) に​示す​よう​に​大型​の​メカニカル​リレー​を​使​って​経路​が​切り替え​ら​れ​てい​ます。​ただし、​この​リレー​は、​他の​さまざま​な​オシロスコープ​機能​の​実装​に​使用​できる​貴重​な​PCB​実装​面積​を​消費​する​こと​となり​ます。​対​し​て、​PXIe-5164​では、​メカニカル​リレー​を​用​い​ず​に​すべて​の​切り替え​を​低​電圧​で​行う​独自​技術 (特許​出願​中) を​採用​し​てい​ます。​PXIe-5164​は、​メカニカル​リレー​を​使​わ​ず​とも、​最大​+/-250 V​の​オフセット​電圧​で​最大​+/-50 V​の​電圧​振幅​を​測定​でき​ます。

 

DSP​による​振幅・​位相​応答​の​安定​化​と​平均化

オシロスコープ​の​アナログ​フロント​エンド​の​周波数​応答​と​ステップ​応答​に、​ある程度​の​ばらつき​は​避​けら​れ​ま​せん。​これ​に対して、​デジタルフィルタリングを活用すれば、​レンジ​間、​チャンネル​間、​モジュール​間​の​ばらつき​に​大幅​な​改善​を​もたらす​こと​が​でき​ます。​さらに、​デジタル​フィルタ​リング​を​使用​する​こと​で、​パス​バンド​フラット​ネス​や​線形​位相​応答​など​の​他の​特性​も​調整​可能​です。​PXIe-5164​オシロスコープ​の​FPGA​に​は、​16​タップ​有限​インパルス​応答 (FIR) フィルタ​が​あり、​ADC​の​出力​が​この​フィルタ​を​通過​する​よう​に​な​って​い​ます。​フィルタのパラメータは工場出荷時または外部キャリブレーションを通じて決定され、​動作​時には、​レンジ、​インピーダンス、​フィルタ​構成​に​応​じ​て​EEPROM​から読み出された​FIR​フィルタ​係数​が​適用​さ​れ​ます。​この​キ​ャ​リ​ブ​レ​ー​ション​作業​では、​周波数​特性​が​フラット​な​パワー​メータ​の​使用​が​規定​さ​れ​て​おり、​キ​ャ​リ​ブ​レ​ー​ション​によって​+/-0.5 dB​~​330 MHz​の​フラット​ネス​が​保証​さ​れ​ます。​図​5​は、​PXIe-5164​オシロスコープ​の​周波数​応答​の​典型​的​な​特性​を​示し​てい​ます。​ここ​では、​すべて​の​レンジ・​チャンネル​で​基準​から​の​偏差​が​0.022 dB​未満​です。​また、​図​6​は、​測定​さ​れ​た​ステップ​応答​の​サンプル​です。​波形​の​応答​が​対称​に​な​って​いる​こと​から、​位相​特性​が​高い​線形​性​を​有​し​て​いる​こと​が​う​か​が​え​ます。

図​5. 帯域​内 (DC-400 MHz) 以下​で​の、​50 Ω​パス​の​一般​的​な​PXIe-5164​オシロスコープ​の​周波数​応答。​単一モジュールのすべてのレンジとチャンネルの応答は重畳され、​パス​バンド​の​最大​偏差​は​0.022。

 

図​6. PXIe-5164​オシロスコープ​の​50 Ω​ステップ​応答、​全​帯域​幅 (400 MHz)。​ステップ​応答​が​対称​で​ある​の​は、​インライン​FIR​フィルタ​によって​適用​さ​れ​た​最小​位相​特性​の​結果​で​ある。

 

ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA

LabVIEW​で​ユーザ​が​自由​に​プログラミング​できる​PXIe-5164​内蔵​FPGA​を​活用​し​て、​計測​時間​の​短縮​と​テスト​の​コスト​削減​を​実現

従来、​商用​の​計測​ハードウェア​は​機能​が​固定​さ​れ​て​いる​もの​で​した​が、​NI​では​FPGA​テクノロジ​を​利用​した​オープン​で​柔軟​な​測定​デバイス​を​他​に​先駆け​て​提供​し​てい​ます。​FPGA​と​は、​カスタム​信号​処理​や​制御​アルゴリズム​を​計測​ハードウェア​に​直接​組み込む​よう​に​カスタマイズ​できる​高密度​デジタル​チップ​です。​その​結果、​従来​型​の​計測​器​と​ソフトウェア​設計​型​計測​器​の​両方​の​利点​を​兼​ね​備え​た​商用​ハードウェア​が​実現​し​ます。​固定​の​高​品質​計測​テクノロジ、​最新​デジタル​バス​の​統合、​ユーザによるカスタマイズが可能な並列性の高いロジックによって遅延時間が短縮され、​I/​O​に​直接​接続​さ​れ​ます​ので、​インライン​処理​や​緊密​な​制御​ループ​が​可能​に​なり​ます。

FPGA​は、​ASSP (特定​用途​向け​標準​品) や​ASIC (特定​用途​向け​集積​回路) で広く採用され、​マーケット​シェア​が​拡大​し​てい​ます。​これ​は、​他の​デバイス​に​比べ​ムーア​の​法則​に​対応​し​や​すく、​開発​コスト​も​大幅​に​削減​できる​ため​です。​これ​により、​コンパクト​で​電力​消費​の​少ない​テスト​システム​の​構築​が​可能​に​なり​ます。​高​機能​の​FPGA​が​市場​に​登場​し、​多く​の​デバイス​の​ハードウェア​機能​の​定義​に​使​われ​てい​ます​が、​搭載​さ​れ​て​いる​IP​は​ベンダ​が​定義​した​もの​で​あり、​FPGA​の​能力​を​ユーザ​が​利用​できる​わけ​では​ありま​せん。​また、​もし​FPGA​が​ユーザ​に対して​開​か​れ​てい​た​として​も、​その​よう​な​デバイス​の​プログラム​に​は​ハードウェア​記述​言語 (HDL) に関する​専門​的​な​知識​が​必要​となり、​デジタル​設計​の​エキスパート​でなければ​到底​カスタマイズ​は​不可能​で​しょう。

LabVIEW​ソフトウェアを使用すれば、​最新​の​FPGA​テクノロジ​を​利用​する​こと​が​でき​ます。​グラフィカル​プログラミング​を​使​って​ロジック​を​実装​し、​ハードウェア​内​の​計測​器​の​動作​を​定義​した​り、​要件​が​変更​さ​れ​た​場合​に​計測​器​を​プログラミング​し​直す​こと​が​でき​ます。​LabVIEW​の​グラフィカル​データ​フロー​という​特徴​は、​デジタル​ハードウェア​に​実装​できる​並列​処理​を​実装/​可視​化​する​の​に​適​し​てい​ます。

 

ソフトウェア​設計​型​計測​器​と​従来​型​計測​器​の​比較

計測​システム​の​ハードウェア​に​搭載​さ​れ​て​いる​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​は、​テスト​対象​デバイス (DUT) の​制御​に​要する​遅延​時間​を​削減​した​り、​CPU​の​負荷​を​低減​した​り​する​など、​多く​の​メリット​を​も​たら​し​ます。​以下​の​セクション​では、​さまざま​な​シナリオ​で​得​られる​メリット​を​詳​しく​説明​し​ます。

 

オン​ボード​で​の​条件​判断​機能​により​テスト​システム​の​統合​性​を​向上

多く​の​テスト​システム​では、​DUT​は​デジタル​信号​で​制御​しな​け​れ​ば​なり​ま​せん。​従来​型​の​自動​テスト​システム​に​は、​DUT​モード​で​順序​付け​を​行う​機能​が​あり、​必要​な​計測​を​各​段階​で​実行​し​てい​ま​した。​また、​自動​テスト​装置 (ATE) システム​に、​受け​取​っ​た​計測​値​に従って​DUT​の​設定​を​切り替え​てい​く​という​判断​機能​が​組み​込​まれ​て​いる​場合​がり​ます。

どちら​の​シナリオ​でも、​ユーザ​による​プログラミング​が​可能​な​FPGA​を​搭載​した​ソフトウェア​設計​型​計測​器​で​あれ​ば​コスト​と​時間​が​節約​でき​ます。​計測​処理​と​デジタル​制御​を​1​つ​の​計測​器​に​統合​する​こと​で、​システム​に​デジタル​I/​O​を​追加​する​必要性​が​減​り、​計測​用​I/​O​と​デジタル​の​各​計測​器​間​で​の​トリガ​の​受け渡し​も​不要​に​なり​ます。​特に、​受け​取​っ​た​測定​データ​に​応​じ​て​自動​で​DUT​を​制御​する​場合、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​は​計測​器​ハードウェア​のみ​で​処理​が​完結​する​ため、​遅延​時間​が​非常​に​長​く​なる​ソフトウェア​で​条件​判断​を​行う​必要性​が​少​なく​なり​ます。

 

ハードウェア​内​で​測定​を​実行​する​こと​で​テスト​時間​の​削減​や​テスト​結果​の​信頼​性​向上​を​実現

最新​の​ソフトウェア​ベース​の​テスト​システム​では、​並列​で​実行​できる​測定​の​数​に​限界​が​あり​ます​が、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​の​場合、​利用​可能​な​FPGA​ロジック​が​許す​限り​いくつ​でも​並列​処理​を​実装​でき​ます。​多数​の​計測​や​データ​チャンネル​を​真​の​ハードウェア​並列​処理​によって​扱う​こと​が​できる​ため、​計測​対象​を​選択​する​必要​が​なく​なり​ます。​そのため、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​を​使用​すると、​リアルタイムスペクトルマスクといった機能が劇的に高度な性能で実現され、​しかも​必要​な​コスト​は​従来​型​の​単体​計測​器​と​比べ​数分​の​1​で​済み​ます。

また、​並列​化​によって​遅延​時間​を​削減​できる​ため、​従来​の​テスト​システム​で​1​回​の​計測​を​行う​間​に、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​は​数​千​回​の​計測​を​行​え​ます。​これ​により、​テスト​結果​の​品質​や​測定​の​信頼​性​が​向上​し​ます。

 

特殊​な​トリガ​処理​を​カスタム​実装​する​こと​で​関心​の​ある​現象​に​着目

従来​型​計測​器​で​の​低​遅延​時間​トリガ​動作​の​オプション​は、​使用​する​ハードウェア​によって​決まり​ます。​ただし、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​の​場合、​カスタム​トリガ​機能​を​デバイス​に​組み込む​こと​で、​関心​の​ある​状況​だけ​を​抜き​出し​て​評価​する​こと​が​簡単​に​でき​ます。​柔軟​な​ハードウェア​ベース​の​トリガ​機能​を​実装​する​こと​で、​カスタム​スペクトル​マスク​や​その他​の​複雑​な​条件​を​実装​でき、​重要​な​測定​データ​を​キャプチャ​する、​あるいは​他の​計測​器​を​アクティブ​化​する​といった​こと​が​可能​となり​ます。 

LabVIEW​による​カスタム​トリガ​の​作成​と​ソフトウェア​設計​型​オシロスコープ​上​へ​の​実装を5​分間​の​Web​イベントで​ご​確認​いただく​か、実装​について​の​説明​を​お​読み​くだ​さい

 

リアルタイム​オン​ボード​信号​処理​で​CPU​の​処理​負荷​を​軽減

大量​の​データ​の​処理​は、​最高​性能​の​商用​CPU​でも​大きな​負荷​となり、​結果として複数のプロセッサを持つシステムが必要となったり、​テスト​時間​が​長​く​な​っ​たり​し​ます。​ソフトウェア​設計​型​計測​器​なら​データ​を​ハードウェア​で​事前​処理​できる​ため、​CPU​の​負荷​を​大幅​に​軽減​でき​ます。​FFT、​フィルタ​処理、​デジタル​ダウン​コン​バージョン、​チ​ャ​ネ​ライ​ゼ​ー​ション​など​の​演算​は​ハードウェア​に​実装​さ​れる​ため、​CPU​に​渡​さ​れ​処理​さ​れる​データ​量​を​減らす​こと​が​でき​ます。

 

ラピッド​プロ​ト​タイ​ピン​グ​により​最終​設計​で​確か​な​性能​を​実現

エンジニア​や​研究者​は​従来、​テスト​および​測定​アプリケーション​のみ​に​計測​を​使用​してき​ま​した。​しかし​モジュール​式​計測​器​の​I/​O​と​ソフトウェア​間​の​接続​によって、​計測​を​利用​した​エレクトロニクス​システム​の​試作​が​可能​と​な​って​い​ます。​たとえば、​デジタイザ​や​RF​信号​アナ​ラ​イザ​を​使用​し​て​高度​な​レーダ​システム​を​試作​する​こと​が​でき​ます。​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​に​接続​する​こと​で、​高度​な​アルゴリズム​を​試作​機​に​す​ば​やく​実装​できる​ほか、​POC (概念​実証) に​かかる​時間​も​短縮​でき​ます。

 

重要​な​アプリケーション​分野

PXIe-5164​オシロスコープ​は​オープン​で​モジュール​式​の​PXI​アーキテクチャをベースに構築され、​航空​宇宙/​防衛、​半導体、​研究/​物理​など​高​電圧​測定​と​高​レベル​の​振幅​確度​が​求め​られる​さまざま​な​応用​分野​で​役立つ、​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​を​搭載​し​てい​ます。​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​は、​現在​商用​ハードウェア​が​提供​できる​最高​レベル​の​柔軟性、​性能、​将来​へ​の​順応​性​を​提供​し​ます。​システム​要件​が​変更​に​な​って​も、​ソフトウェア​設計​型​計測​器​は​モジュール​式​I/​O​の​さまざま​な​コンポーネント​において​ソフトウェア​資産​を​守る​こと​が​でき、​アプリケーション​に​応​じ​て​既存​の​I/​O​を​修正​する​こと​が​でき​ます。

図​7. PXIe-5164​オシロスコープ​は、​PXI​プラットフォーム​上​に​構築​さ​れ​た​航空​宇宙/​防衛​用​モジュール​式​テスト​システム​を​強力​に​補完​する。

 

航空​宇宙/​防衛​分野​で​の​テスト

航空​宇宙​および​防衛​の​分野​では、​テスタ​の​寿命​は​40​年​以上​に​及ぶ​こと​が​あり​ます。​旧式​計測​器​の​置​き​換え​と​テスタ​の​再​認定​に​は、​大きな​費用​が​かかる​場合​が​あり​ます。​電圧​レンジ​が​高​く、​計測​器​の​再​構成​が​可能​な​PXIe-5164​オシロスコープ​は、​最新​の​設計​を​採用​した​信頼​できる​オシロスコープ​として​も、​旧型​計測​器​の​代替品​として​も​導入​でき​ます。​トリガ、​フィルタ​など​多く​の​仕様​および​特性​が​テスタ​の​世代​を通して​一貫​し​て​いる​必要​が​あり​ます。​この​最新​型​の​オシロスコープ​では​LabVIEW​で​作成​さ​れ​た​ハードウェア​IP​を​再​利用​できる​ため、​考え​られる​後方​互換性​の​問題​を​軽減​でき、​認定​と​保守​の​コスト​削減​に​つながり​ます。

NIの航空​宇宙/​防衛​産業へ​の​貢献​について​ご覧​くだ​さい。

 

エネルギー​研究

エネルギー​コミュニティ​は、​広範囲​の​入力​電圧​レベル​で​高​分解能​の​集録​を​実現​する​ため​に​共通​バス​上​で​同期​さ​れる​多く​の​チャンネル​を​評価​し​てい​ます。​PXIe-5164​を​使用​すると、​単一​の​シャー​シ​内​の​複数​の​PXI​モジュール (PXIe-5164​オシロスコープ​は​単一​の​シャー​シ​内​で​34​個​の​チャンネル​を​サポート​可能) や、NI-​TClkや​追加のタイミング/​同期​モジュールを​使用​する​複数​シャー​シ​を​簡単​に​同期​でき​ます。​電圧​レンジ​が​高い​ため、​PDV、​プラズマ、​ト​カマ​ク​アプリケーション​向け​の​テスト​に​特有​の​幅広い​信号​タイプ​の​追加​減衰​の​必要性​が​低減​さ​れ​ます。​他の​アプリケーション​に​は、​部分​放電​の​監視​と​解析​が​含​まれ​ます。​高​入力​電圧​レンジ​と​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​のメリットが得られ、​ハードウェア​の​速度​で​測定​の​実行​と​処理​を​行う​こと​が​でき​ます。

NI​によって​いかにエネルギー​産業が​オペレーション​を​改善​し、​研究​を​促進​し​て​いるか​について​ご覧​くだ​さい。

 

半導体/​自動車​の​テスト

スマート​カー​向け​の​IC​の​増加​によって、自動車産業​での半導体部品​テスト​で​電圧​要件​が​高​まっ​てい​ます。​高​電圧​と​高​周波数​で​動作​する​デバイス​は、​将来​の​スマート​ビークル​で​ます​ます​一般​的​な​もの​に​な​って​いく​で​しょう。​さらに、​PXIe-5164​オシロスコープ​の​高​分解能​は、​SPI​や​CAN​など​の​エンジン​制御​ユニット​間​で​の​ノイズ​の​多い​バス​通信​を​表示​する​ため​に​も​必要​に​なり​ます。​また​他の​サブシステム​の​テスト​でも、​従来​型​の​高​分解能​ソリューション​が​現在​提供​し​て​いる​電圧​入力​より​も​さらに​高い​電圧​入力​が​必要​に​なり​ます。

製品​バリアント

NI​では、​広​電圧​レンジ、​高​分解能、​低​ノイズ​性能​を​必要​と​し​つつ、​必ずしも​帯域​幅​や​ユーザ​が​プログラム​可能​な​FPGA​を​必要​と​しない​アプリケーション​向け​に、​PXIe-5164​の​性能​を​抑え​た​バリアント​を​提供​し​てい​ます。

 

PXIe-5163

PXIe-5164

チャンネル数

2

分解能

14​ビット

電圧​レンジ

入力​レンジ​100 Vpp (オフセット​あり、​最大​±250 V)

サンプル​レート

1 GS/s

帯域幅

200 MHz

400 MHz

プログラム​可能​な​FPGA

N/A

Kintex-7 410

オン​ボード​メモリ

512 MB

1.5 GB

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