混合信號 的 激勵 - 響應 測試在當今的測試測量應用中變得越來越普遍，通常此類應用需要將特定的模擬或數(shù)字信號作為激勵信號輸入到被測設備，同時獲得被測設備的響應信號，通過分析響應信號或與期望的信號進行對比來刻畫被測設備的特性或者進行故障的判斷。由于當今的電子產(chǎn)品功能越來越集成化，其涉及的信號種類也很復雜，因此激勵-響應測試往往是一個涉及混合信號的較復雜的測試系統(tǒng)。

先來看兩個混合信號激勵-響應測試的案例，從中歸納出激勵-響應測試應用的典型需求，并進一步延伸到所需的必備技術(shù)，幫助讀者更好的去理解和* 估一個激勵-響應測試系統(tǒng)。

測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 非線性度

在對ADC精度的測試中，差分非線性（DNL）和積分非線性（INL）是描述ADC線性度的最常用的兩個參數(shù)。測試DNL和INL參數(shù)通常需要發(fā)生一個模擬的激勵信號，對ADC的整個輸入范圍進行掃描，同時將采集到的響應和每一個期望的輸出碼寬進行比較。比較完成后，需要分析最小和最大值的情況或進一步關(guān)心所有碼寬的測量值，繪制整個傳輸?shù)暮瘮?shù)曲線以直觀的跟蹤和了解。

這樣一個典型的激勵-響應測試就同時需要模擬的信號發(fā)生器和高速的數(shù)字分析儀，并要保證發(fā)生和采集設備之間的同步性，這樣才可以將采樣的點和發(fā)生的樣本點一一對應，這對于精確的獲取DNL和INL參數(shù)至關(guān)重要。如果是對一個高速的ADC進行測試的話，您不僅需要高速的信號發(fā)生模塊和數(shù)字信號采集模塊，還要有高帶寬的總線來實時傳輸發(fā)生和采集的原始數(shù)據(jù)。采集到數(shù)據(jù)后，您更需要一個專業(yè)的軟件平臺來在線比較激勵信號和響應信號，找出不匹配的數(shù)據(jù)位，并進一步獲取如DNL，INL，SINAD等參數(shù)。

超聲圖像相控陣

讓我們再來看一個更尖端的激勵-響應測試應用。通常超聲信號的頻率范圍為20kHz到25MHz甚至更高，對于超聲信號的測試最基本的方法就是通過一個初始脈沖激勵系統(tǒng)，然后捕獲其反射回來的脈沖，通過分析反射脈沖的時間延遲和幅度來描述超聲信號的特性。下圖就描述了這種通過激勵脈沖來分析反射信號的測試方法：

這樣的激勵-響應測試同樣需要一塊任意波形發(fā)生器對被測設備的多個部分產(chǎn)生激勵信號，同時用高速的數(shù)字化儀捕獲響應的反射脈沖。因為需要對反射信號的時間延遲進行測量，波形發(fā)生器和數(shù)字化儀之間的精確同步就顯得尤為的重要。通過將發(fā)生的單個脈沖和數(shù)字化儀的8個通道進行嚴格的同步，超聲圖像相控陣可以大大縮減非破壞性超聲測試的時間。

激勵-響應測試的必備技術(shù)

通過總結(jié)以上的兩個實際應用，我們不難歸納出激勵-響應測試的典型需求如下：

1. 要求實現(xiàn)混合信號的測試：模擬、數(shù)字甚至射頻信號等

2. 為了拿到原始數(shù)據(jù)進行后續(xù)的分析，需要高速的數(shù)據(jù)總線帶寬

3. 為了保證測量精度，需要激勵和響應信號之間的精確同步

4. 軟件平臺的支持，提供專業(yè)且易用的分析工具

圖1.：ADC特性測試的系統(tǒng)框圖。

圖2：超聲測試中通過脈沖來實現(xiàn)特性描述。

針對以上的需求，一個以軟件為中心、并集成高速數(shù)據(jù)總線和精確定時同步特性的模塊化的架構(gòu)是解決此類應用的最佳平臺。在這里推薦使用模塊化架構(gòu)的PXI（專門用于測試儀器的PCI eXtensions）平臺，它集成了多種行業(yè)標準的技術(shù)（如PCI/PCI Express總線，標準OS技術(shù)等），并添加了工業(yè)級的堅固設計和集成的定時和同步功能，使得PXI成為當今測試測量應用最理想的模塊化工業(yè)平臺。

如今市場上有來自于70多家廠商超過1500種符合PXI規(guī)范的各種模塊化測試儀器，包括數(shù)字化儀、任意波形發(fā)生器、高速數(shù)字I/O、數(shù)字萬用表、射頻設備等等，能夠很好的滿足激勵-響應測試對混合信號的需求。而這些混合信號的測試模塊都是通過PXI的背板總線相連，將采集的原始數(shù)據(jù)通過高速的背板帶寬（132MB/s）傳輸?shù)?a target="_blank">控制器作后續(xù)的處理和分析。如果涉及更高頻（如中頻和射頻）的信號，基于PCI Express的PXI Express總線更能提供高達6GB/s的背板帶寬，滿足絕大多數(shù)高速激勵-響應測量的應用。