照片人物：NI 技術營銷經理潘建安
相較于箱型機臺 (stand- alone) 外加選配的量測方式，國家儀器 (NI) 向來力主開放模塊儀器的彈性優勢。「從有越來越多的量測儀器廠商加入 PXI / PXIe 供應行列就能看出」，NI 技術營銷經理潘建安侃侃而談。他表示，自動化量測旨在為使用者提供便利性，那么不如將測試選擇權 (option) 直接保留給客戶，豈非更具意義？開放式接口和簡單的基礎編程語言，讓軟件工程師能隨心所欲建構高度客制化的量測范本，「一以貫之」所有工作環節——不論是研發實驗「一致性」(Compliance) 驗證或產線測試皆適用，不須煞費苦心做資料轉文件和相關性分析。
日常生活中，小至手機、大到電動交通工具都曾傳出電池安全疑慮；潘建安認為，這多半是因為驗證過于倉促草率、不夠完整嚴謹之故。他指出，鋰電池由于電解質有機溶劑易燃、易爆，本就容易發生意外，電池管理系統 (BMS) 的保護機制十分重要，量測上有三大要點：過充測試、過放測試與外部短路模擬。手機鋰電池的正常工作電壓約在 3.2V～4.2V，若過充電能轉成熱能有熱爆危險，但過放、電壓小于 3V 亦須立即切斷電路，否將破壞電池化學物質排列、導致電量減少而造成永久傷害。一旦外部出現瞬間短路亦須斷電，以免電池的充放電狀況失控。
不是所有突發狀況都允許實地模擬
潘建安特別提到，電池老化會引起內阻升高、將釋放出的電能轉換成熱能，使裝置機體發熱，更需注意 BMS 溫度的檢測控管。大功率的電動車／油電混合車或航空載具在完成商品化后，還需進一步結合電子控制單元 (ECU) 和油電系統進行「硬件回路」(HIL) 對各種使用情境的嚴格測試，確保符合安全性及各種工業標準才能正式量產。然而，傳統手動實機測試很難得到完整測試數據，有些場景更不容許實境演練，此時，NI模塊化硬件與系統設計軟件是最佳幫手，工程師可透過 FPGA 和 LabVIEW 圖形化平臺編程，「仿真」所有情境并實時獲取數據。
不是所有突發狀況都允許實地模擬
潘建安特別提到，電池老化會引起內阻升高、將釋放出的電能轉換成熱能，使裝置機體發熱，更需注意 BMS 溫度的檢測控管。大功率的電動車／油電混合車或航空載具在完成商品化后，還需進一步結合電子控制單元 (ECU) 和油電系統進行「硬件回路」(HIL) 對各種使用情境的嚴格測試，確保符合安全性及各種工業標準才能正式量產。然而，傳統手動實機測試很難得到完整測試數據，有些場景更不容許實境演練，此時，NI模塊化硬件與系統設計軟件是最佳幫手，工程師可透過 FPGA 和 LabVIEW 圖形化平臺編程，「仿真」所有情境并實時獲取數據。
此外，電源量測單元 (SMU) 是觀測裝置 I-V (電流—電壓) 曲線關系的必備器具。NI 體積精巧的模塊化 SMU 產品，便于將高功率、高精度、高速電源量測功能整合至目標應用，例如：長時間記錄電流、電壓和電阻變化。不需復雜接線，即可提供相當于高精度的電源供應器、數字電表、示波器、訊號產生器、波形產生器與電子負載等功能，為消費類電子、IC 設計與驗證、生醫和實驗室提供電性測試。使用者可在 19 吋的 4U 機架空間組裝多達 68 個測試通道；10 µs 的迅速反應，搭配 NI SourceAdpat Technology 專利，可為特定負載進行客制化。
圖1：利用 PXI 高速傳輸、低延遲特性，在 PXI 背板上觸發 SMU，能同步化高速數字 I/O、RF 分析器／產生器、高速示波器等量測數據，方便系統規劃擴充
數據源：NI 官網
自行編程，I-V 量測可以更細致
NI 的 SMU 產品可量測 3A～10A 的電流，電流分辨率可至 10 pA；號稱量測速度比箱型機臺快 50 倍、每秒達 180 萬次。「欲掌握瞬時響應、改善電路設計，速度一定要夠快，卻不能因此失真！如何定義邊緣規格是關鍵」，潘建安說。雖然速度與精準度不可能完美并存，但 NI 在大幅提升量測速度的同時，仍極力讓分辨率維持在 7～7.5 位的水平，方便研發人員尋找 I-V 最佳效率點——以快充系統為例，器件有 2、3 個引腳負責傳遞電流、電壓訊息，以監控充電狀態；產線人員也能使用單一 SMU、無需借助示波器與探棒就能驗證產品性能合格與否 (Pass or Fail)。
NI 的 SMU 產品可量測 3A～10A 的電流，電流分辨率可至 10 pA；號稱量測速度比箱型機臺快 50 倍、每秒達 180 萬次。「欲掌握瞬時響應、改善電路設計，速度一定要夠快，卻不能因此失真！如何定義邊緣規格是關鍵」，潘建安說。雖然速度與精準度不可能完美并存，但 NI 在大幅提升量測速度的同時，仍極力讓分辨率維持在 7～7.5 位的水平，方便研發人員尋找 I-V 最佳效率點——以快充系統為例，器件有 2、3 個引腳負責傳遞電流、電壓訊息，以監控充電狀態；產線人員也能使用單一 SMU、無需借助示波器與探棒就能驗證產品性能合格與否 (Pass or Fail)。
近幾年吸引業界優秀人才投效的結果，NI 的跳躍式成長著實令人刮目相看。除了要求模塊化的靈活組裝，「可編程」是 NI 量測產品的另一個亮點。潘建安認為，如此可讓用戶依個別需求、客制化無窮多種的瞬時參數組合與各種負載的待測物達到最佳匹配；與業界只能使用儀器預先設定好的幾組參數微調量測內容相比，系統商更能細致化展現應用開發的差異性，例如：I-V 的拉升和定值時序。LabVIEW 已將多種應用的通訊協議整合其中，使用者只需直覺式拖拉圖標、輸入設定值即可自動執行數據擷取和量測，「就算沒有高深的軟件編程能力也可輕松操作」，潘建安最后如此總結。
圖2：NI SMU 滿足多種儀器功能的高精度測試需求
數據源：NI 提供
