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Mess- und Prüftechnik Die PXI-Architektur in der Test- und Messtechnik

| Autor / Redakteur: Mike Dewey * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Messkarten auf PXI-Basis bieten im Vergleich zu klassischen Boxmesssystemen eine höhere Flexibilität. Dazu beigetragen haben die FPGA-Technologie und hoch integrierte Mixed-Signal-ICs.

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Anwender-Karte: Die GX3700e ist ein vom Benutzer konfigurierbare und FPGA-basierte 3U-PXI-Express-Karte. Sie bietet 160 digitale I/O-Signale.
Anwender-Karte: Die GX3700e ist ein vom Benutzer konfigurierbare und FPGA-basierte 3U-PXI-Express-Karte. Sie bietet 160 digitale I/O-Signale.
(Bild: Geotest)

Der PXI-Markt (PCI Extensions for Instrumentation) wächst weiterhin viel schneller als der gesamte Test- und Messtechnikmarkt. Die Wachstumsrate der Test- und Messtechnikindustrie liegt in der Größenordnung von 5% pro Jahr, wogegen der PXI-Markt laut Prognosen von Frost & Sullivan im Juli 2011 von 2010 bis 2015 ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 16,9% erreichen soll.

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Der Erfolg von PXI lässt sich auf Faktoren, wie sehr gutes Preis/Leistungsverhältnis und großes Produktspektrum von vielen Herstellern zurückführen. Für die Anbieter und Systemintegratoren von PXI-Lösungen sind zudem die Flexibilität der PXI-Architektur und der Einsatz fortschrittlicher Technologien entscheidende Aspekte, damit diese leistungsfähige Produkte und Lösungen für unterschiedlichste Märkte, wie Militär/Luft- und Raumfahrt, HF-, Halbleiter- und Industrieelektronik, anbieten können.

Mit Hilfe aktueller Technologien können die PXI-Anbieter ihre Module mit einer Funktionalität und Leistung entwickeln, die den konventionellen Box-Instrumenten in nichts nachstehen oder sogar übertreffen. Das enorme Wachstum der FPGA-Technologie und hoch integrierte Mixed-Signal-ICs erlauben es, fortschrittliche digitale Messinstrumente zu entwickeln sowie vom Anwender programmierbarer FPGA-Module.

Die heute erhältlichen PXI-Instrumente können sowohl PMU- (Parameter Measure Unit), als auch digitale Testfunktionalität in einem einzigen 3 HE PXI-Modul enthalten. Somit lassen sich Halbleiterbauteile kostengünstig testen und gleichzeitig ist das die Grundlage ein komplettes Halbleitertestsystem. Anwender-programmierbare FPGA-Module erlauben den Testingenieuren, eigene kundenspezifischer Instrumente zu entwickeln. Ohne diie genannten Technologien sowie FPGAs und Mixed-Signal-Bauteile wäre die PXI-Architektur heute sicherlich nicht so erfolgreich.

Die PXI-Plattform ist flexibel einzusetzen

Bei HF-Produkten, wie Vektor-Netzwerkanalysatoren, Vektor-Signalanalysatoren und Vektor-Signalgeneratoren, spielen fortschrittliche RF-Bauteiltechnologien und der Einsatz digitaler ZF-Topologie mit DSPs eine wichtige Rolle. Diese Produkte werden für den Test der aktuellen RF-Technologien, wie 802.11ac und LTE, benötigt. Durch die Weiterentwicklung der RF-Bauteile und von Oszillatoren mit geringem Phasenrauschen lassen sich mittlerweile PXI-Instrumente für den Frequenzbereich über 6 GHz realisieren. Es sind sogar schon Module für Frequenzen bis zu 26 GHz erhältlich.

Der PXI-Standard bietet den Entwicklern von Instrumenten und Systemen vielfältige Möglichkeiten. Da sowohl die 3-HE- als auch die 6-HE-Bauform unterstützt werden, können die Systemintegratoren und Entwickler von PXI-Instrumenten nicht nur kompakte Systeme sondern auch Anwendungen mit mehr Platzbedarf aufbauen. Dabei bietet 6 HE 2,5 Mal mehr Platz als 3 HE. Beim 6-HE-Formfaktor ist außerdem die Frontplatte größer, so dass sich dort mehr Ein-/Ausgangsbuchsen unterbringen lassen. Darüber hinaus stehen zusätzliche Backplane-Steckverbinder für spezielle Signale oder die Stromversorgung zur Verfügung.

Anwendungen mit hohen Datenraten

Der PXI-Standard umfasst sowohl die PXI-1 als auch die PXIe- (PXI-Express-)Buskonfiguration. Für Anwendungen, die eine hohe Datenbandbreite erfordern, ermöglicht der PXIe-Bus Datenraten von mehr als 1 MBit/s. Meist dürfte allerdings die Bandbreite des PXI-1 mehr als ausreichen. Auch wenn nur Schaltmodule und einfache Messinstrumenten eingesetzt werden, reicht meist der PXI-1 Bus.

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Gefragte PXI-Module in der Messtechnik

Der PXI-Markt wächst inzwischen schneller als der Gesamtmarkt für Test- und Messtechnik. Die Verfügbarkeit von Technologien in Verbindung mit der Flexibilität der PXI-Plattform ermöglicht den Instrumentenanbietern und Systemintegratoren die Lieferung kostengünstiger Produkte und Lösungen für unterschiedlichste Anwendungsbereiche. Modulare Plattformen und speziell die PXI-Plattform nutzen die Vorteile der neusten Bauteil- und Softwaretechnologien, um sehr leistungsfähige Messinstrumente und Systeme zu realisieren.

Werden zusätzlich PXIe-Module benötigt, dann lassen sich PXIe und PXI-1 Module in einem hybriden PXI-Chassis mischen. Dadurch können vorhandene PXI-1 Instrumente weiterverwendet werden - Investitionen bleiben geschützt und dennoch wird eine hohe Flexibilität erreicht, da bei Bedarf jederzeit neue Hochleistungsinstrumente eingesetzt werden können.

* Mike Dewey ist Senior Product Marketing Manager Geotest – Marvin Test Systems.

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