購(gòu)買示波器的考慮要素之一即為儀器信道數(shù)，或是否可同步多組儀器以提升信道數(shù)。多款示波器除了具備 2 或 4 個(gè)通道之外，也可通過(guò)特定取樣率進(jìn)行同步取樣。當(dāng)使用示波器的所有通道時(shí)，必須注意取樣率所受影響的程度。目前常見的所謂分時(shí)取樣 (Time-interleaved sampling)，即是交叉多個(gè)通道而達(dá)到較高取樣率。若示波器使用此技術(shù)并搭配所有通道時(shí)，就較難以達(dá)到最高采集速率。

所需通道數(shù)完全根據(jù)特定應(yīng)用而有所不同。傳統(tǒng) 2 或 4 信道產(chǎn)品已經(jīng)難以滿足目前的應(yīng)用需求，而此時(shí)有 2 種解決方法。首先是選用高信道密度的產(chǎn)品，如可同步 8 通道的NI 5105 – 12 位、60 MS/s 的 60 MHz示波器。若找不到可滿足分辨率、速率，與帶寬等需求的儀器，則選用的平臺(tái)應(yīng)可精密同步，并可共享觸發(fā)與頻率，以隨時(shí)調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)。由于 GPIB 或 LAN 具備高潛時(shí)、傳輸量受限，并需要額外接線，因此實(shí)際上難以同步化多組箱型示波器；此時(shí) PXI 總線則可為較佳的解決方案。PXI 已成為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并針對(duì)現(xiàn)有的高速總線 (如 PCI 與 PCI Express) 新增世界級(jí)水平的同步技術(shù)。

圖5. 通過(guò)同步化技術(shù)，即可建立高通道數(shù)示波器。
上圖系統(tǒng)可采集最多136 個(gè)條相位同調(diào)通道。多宿主也可同步化更多通道。

NI 示波器(包含 NI PXI-5105 與 NI PXI-5152) 具備T-Clock 技術(shù)，可達(dá)十分之一微微秒(Picosecond) 的同步精度。舉例來(lái)說(shuō)，單一18 槽式機(jī)箱安裝多組 NI PXI-5152 示波器，則可達(dá)最多34 個(gè)同步通道且1 GS/s 取樣率。同樣的，多組 NI PXI-5105 示波器可同步建構(gòu)136 個(gè)同步信道的系統(tǒng)，且各個(gè)信道達(dá)60 MS/s 取樣率與12 位分辨率(上圖)。針對(duì)更高通道數(shù)，PXI 也可通過(guò)時(shí)序模塊擴(kuò)充多組機(jī)箱，達(dá)到最多5,000 個(gè)信道的系統(tǒng)。

8. 多重儀器同步化

大多數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試與多重工作臺(tái)應(yīng)用，均需要多類型的儀器，如示波器、信號(hào)產(chǎn)生器、數(shù)字波形分析器、數(shù)字波形產(chǎn)生器，與切換器等。

PXI 與 NI 模塊化儀器既有的時(shí)序與同步化功能，可同步上述的所有儀器，且不需額外接線。舉例來(lái)說(shuō)，示波器 (如NI PXI-5122) 可整合任意波形生成器 (如NI PXI-5421) 而執(zhí)行參數(shù)掃描，針對(duì)受測(cè)裝置 (DUT) 的頻率與相位響應(yīng)進(jìn)行特性描述操作。整個(gè)掃描過(guò)程為完全自動(dòng)，且不需手動(dòng)設(shè)定量表與產(chǎn)生器參數(shù)，即可進(jìn)行后續(xù)的脫機(jī)分析。PXI 的模塊化特性大幅提升了速度，且用戶不需再耗時(shí)操作，進(jìn)而提高效率。

9. 混合信號(hào)功能

T-Clock 技術(shù)僅需單一 PXI 機(jī)箱達(dá)到 136 個(gè)同步化通道，或以多組機(jī)箱達(dá)到最多 5,000 個(gè)通道；當(dāng)然，該技術(shù)也可同步化不同類型的儀器。舉例來(lái)說(shuō)，NI 示波器可通過(guò) T-Clock 技術(shù)整合信號(hào)產(chǎn)生器、數(shù)字波形產(chǎn)成器，與數(shù)字波形分析器，建構(gòu)混合式信號(hào)系統(tǒng)。

圖6. 上圖VI 展現(xiàn)混合式信號(hào)(模擬與數(shù)字輸入) 示波器的應(yīng)用。
此外，數(shù)字或模擬輸出功能也可新增至應(yīng)用，以同步化所有儀器。

另外也可使用模塊化PXI 示波器搭配任意波形產(chǎn)生器，或數(shù)字波形產(chǎn)生器/分析儀，以建構(gòu)完整的混合式信號(hào)應(yīng)用，可達(dá)到示波器與邏輯分析器的優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)僅限于數(shù)字化功能的示波器。

10. 軟件、分析功能，與可客制化特性

當(dāng)選擇模塊化示波器或獨(dú)立示波器時(shí)，軟件與分析功能也為考慮要點(diǎn)。
獨(dú)立示波器是由制造商所定義，而一般示波器可由用戶于應(yīng)用中彈性定義之。箱型示波器具備多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能，可滿足工程師的常見需求。而這些標(biāo)準(zhǔn)功能不一定適用于所有應(yīng)用，針對(duì)自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用尤為如此。若使用者必須定義示波器所將進(jìn)行的測(cè)量操作，則應(yīng)選用模塊化的示波器，可通過(guò)計(jì)算機(jī)架構(gòu)進(jìn)而客制化，以滿足特殊需求，不致受限于獨(dú)立示波器的固定功能。

NI 示波器可通過(guò)免費(fèi)的NI-SCOPE 驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。該驅(qū)動(dòng)程序搭配超過(guò)50 筆預(yù)先撰寫的范例程序，且特別強(qiáng)化NI 示波器的完整功能，其中的NI-SCOPE Soft Front Panel 也具備近似于示波器的接口。針對(duì)多樣應(yīng)用，同款硬件也可針對(duì)常見/客制化測(cè)量操作，通過(guò)如NI LabVIEW、LabWindows/CVI、Visual Basic，與.NET 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。且NI-SCOPE 也可于LabVIEW 中支持設(shè)定架構(gòu)的函式。

圖7. 使用預(yù)先設(shè)定的Express 區(qū)塊，將可迅速設(shè)定示波器以采集數(shù)據(jù)。
NI LabVIEW SignalExpress 為交互式的環(huán)境，不需程序設(shè)計(jì)即可采集、分析，并記錄數(shù)據(jù)。

11. 結(jié)論

雖然模塊化示波器與獨(dú)立示波器均可采集電壓，但不同儀器具備不同優(yōu)點(diǎn)。而上述的考慮因素均極為重要。使用者應(yīng)先考慮應(yīng)用需求、成本限制、效能，與未來(lái)的可擴(kuò)充性，再選出可滿足需求的儀器。