應用于教學方案的USB模塊化儀器
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滿足教學實驗室基本需要的USB模塊化儀器
電子和電信行業在過去幾年間發生了巨大的變化。持續的技術創新更加速了這樣的變化，工程師們的研究成果不斷挑戰并突破技術壁壘。為實現最佳性能，所有電子及通訊設備在設計和制造過程中都必須經過嚴格的性能驗證和測試。對致力于技術創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，示波器與函數發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∕任意波形發生器設置為掃描時間 100ms，100Hz 至 100kHz（正弦波）掃描，觸發源設置為內部。用 Agilent U2702A模塊化200MHz數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，就可根據相應的傳遞函數，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，以及利用數字示波器的能力進行其它測量，如上升時間和信號統計。
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測材料化學。大學教師建立起互動的儀器系統，系統內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據分析和毛刺檢測。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，數據記錄和采集，而不需要開發軟件程序。
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。
在物理學和微電子學實驗室中，要向學生講授各種分立元件，如 BJT 晶體管、二極管、小信號 JFET 和MOSFET晶體管，以及齊納二極管的功能。學生通過這些基本元件測量所獲得的基礎知識，將使學生能進而學會如何設計、裝配和使用基本電子電路。Agilent U2941A參數測試夾具是U2722A USB模塊化源∕測量單元的補充，能使學生更多測試和掌握這些元件的特性。
圖 2，Agilent U2941A 參數測試夾具與 U2722A USB 模塊化源∕測量單元一起測試基本分立元件
在控制實驗室中，Agilent USB DAQ和VEE軟件可用于實現組合的前饋和反饋控制。這種控制通常用于改善可測干擾存在時的控制系統性能。反饋控制的目的是跟蹤參考，前饋控制的目的是在干擾能夠影響過程變化前抑制干擾。前饋控制的長處在于它的預測特性，在干擾進入系統前先改變至系統的系統控制信號，從而抑制對系統的干擾。這是基于對干擾性質和系統本身的認識，從而通過采取精確行動消除逼近的不利影響。因此必須有實現前饋控制的干擾和系統模型。模型越精確，前饋控制對干擾的抑制就越有效。在工業界，實現前饋控制的好處在于干擾剛剛產生時，就能避免部分批次產品的經濟損失，因為此時尚未有常規的反饋控制。工業中為得到最好效果，總是把前饋控制與反饋控制一起使用。
教育部門一個發展中的趨勢是通過減小儀器的體積鼓勵學生借出基礎測量儀器。這樣，高年級學生就可為他們的系統測量項目組合使用各種適宜的基礎測量儀器。雖然傳統臺式儀器能進行精確的測量，但當學生要確保項目按計劃進行時，卻只能被禁錮在實驗室中。這是對傳統臺式測試儀器的挑戰。Agilent USB模塊化儀器的便攜性已引起教育工作者的極大興趣，因為它能讓學生方便地攜帶儀器離開實驗室，在項目完成所需的任何地點工作。Agilent 是模塊化儀器的主要制造商，它有 USB 形式模塊化基礎測量儀器的完整產品線。其它品種的模塊化儀器包括數字萬用表、函數發生器、源∕測量單元和開關矩陣。
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