Một trạm test cho module Wi-Fi hay bo mạch 5G thường cần cùng lúc máy phát tín hiệu, máy phân tích tín hiệu, nguồn-đo và bộ số hoá. Ghép bốn máy để bàn rời qua GPIB hay LAN thì tốn diện tích, khó đồng bộ tới mức cạnh xung và chu kỳ test kéo dài. Đây chính là bài toán mà hệ thống đo kiểm PXI sinh ra để giải: gom mọi chức năng đo thành các card cắm chung một khung máy, dùng chung nguồn, làm mát, xung nhịp và đường trigger. Bài viết này giải thích một hệ PXI gồm những khối nào, khung máy PXIe Keysight M9010A quyết định điều gì, và khi nào PXI thắng máy để bàn.
Hệ thống đo kiểm PXI là gì?
PXI (PCI eXtensions for Instrumentation) là chuẩn thiết bị đo dạng mô-đun: mỗi chức năng đo nằm trên một card cắm vào backplane của khung máy, thay vì là một máy độc lập có vỏ, màn hình và nguồn riêng. PXI Express (PXIe) là thế hệ dùng đường truyền PCI Express, cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhiều so với PXI truyền thống.
Một hệ thống đo kiểm PXI hoàn chỉnh gồm năm khối: phần mềm test (PathWave, OpenTAP, LabVIEW…), bộ điều khiển (nhúng trong khung hoặc PC ngoài nối qua cáp PCIe), khung máy PXIe, các mô-đun đo cắm vào khung, và đồ gá nối tới thiết bị cần đo (DUT). Điểm khác biệt cốt lõi so với dàn máy để bàn nằm ở backplane: nó không chỉ cấp nguồn mà còn phân phối xung nhịp và tín hiệu trigger tới từng khe.
Khung máy PXIe quyết định những gì?
Khung máy là hạ tầng của cả hệ: nó đặt trần cho số mô-đun lắp được, băng thông dữ liệu và chất lượng đồng bộ. Với M9010A — khung PXIe 10 khe, cao 3U, dạng bench-top — các thông số chính (theo trang sản phẩm Keysight) gồm:
- Cấu trúc khe: 10 khe gồm 1 khe hệ thống, 1 khe timing và 8 khe hybrid ngoại vi.
- Băng thông hệ thống: tới 24 GB/s nhờ ma trận chuyển mạch PCIe Gen 3.
- Liên kết mỗi khe ngoại vi: PCIe x8, tốc độ tối đa 8 GB/s — đủ để đổ dữ liệu số hoá tốc độ cao về bộ điều khiển.
- Đồng bộ: xung nhịp vi sai 100 MHz (PXIe_CLK100), tín hiệu PXIe_SYNC100 và bus 8 đường trigger tới từng khe.
- Nguồn và làm mát: tổng công suất DC 830 W, khả năng làm mát 42 W/khe, hoạt động tới 55 °C.
Hai chi tiết đáng lưu ý khi chọn cấu hình. Thứ nhất, khe hybrid nhận được cả mô-đun PXI Express, mô-đun PXI tương thích hybrid lẫn bo CompactPCI 32-bit — nên các card đã đầu tư trước đó thường dùng lại được. Thứ hai, xung nhịp và trigger nằm ngay trong backplane, nên nhiều mô-đun có thể khởi động và lấy mẫu trên cùng một cạnh xung: đây là điều rất khó đạt khi ghép các máy để bàn rời qua cáp.
Những mô-đun nào cắm được vào hệ thống đo kiểm PXI Keysight?
Sức mạnh của kiến trúc mô-đun nằm ở chỗ cùng một khung máy có thể chứa các chức năng đo rất khác nhau, và mở rộng dần theo nhu cầu thay vì mua thêm nguyên máy:
- Bộ thu-phát vector VXT M9410A — gộp máy phát (VSG) và máy phân tích tín hiệu (VSA) tới 6 GHz vào một mô-đun 2 khe, băng thông tức thời tới 1,2 GHz; đúng nhu cầu test module Wi-Fi, 5G và IoT.
- Máy phát tín hiệu vector PXIe M9381A — nguồn tín hiệu vector cho các bài đo thu (Rx) trên dây chuyền.
- Máy số hoá PXIe M3102A — 500 MSa/s, 14-bit, băng thông 200 MHz cho các phép bắt dạng sóng tốc độ cao.
- Mô-đun nguồn-đo PXIe M9111A — cấp nguồn và đo dòng/áp (SMU) ngay trong khung, cho quét đặc tuyến I-V và đo dòng tiêu thụ ở từng trạng thái hoạt động.
- Mô-đun phát sóng tuỳ ý AWG PXIe M9336A — phát dạng sóng tuỳ ý làm tín hiệu kích thích cho DUT, dùng chung xung nhịp và trigger với các mô-đun còn lại trong khung.
Toàn bộ dải mô-đun và khung máy nằm trong danh mục thiết bị đo dạng mô-đun Keysight mà Techmaster phân phối tại Việt Nam.
Khi nào nên chọn PXI thay vì máy để bàn?
PXI không thay thế toàn bộ máy để bàn. Nó thắng rõ ở bốn tình huống: thông lượng cao với chu kỳ test tính bằng giây trên dây chuyền ATE; nhiều kênh phải lấy mẫu và kích hoạt trên cùng một cạnh xung nhịp; diện tích sàn hoặc không gian tủ rack bị giới hạn; và nhu cầu mở rộng dần chức năng đo mà không mua thêm nguyên máy.
Ngược lại, với phép đo thủ công trên bàn kỹ sư — cắm que đo, xoay núm, xem dạng sóng ngay trên màn hình khi gỡ lỗi — thì một máy hiện sóng để bàn vẫn tiện hơn hẳn. Nhiều phòng lab vì thế dùng song song: máy để bàn cho R&D và gỡ lỗi, hệ PXI cho trạm test sản xuất.
Hệ thống đo kiểm PXI dùng ở đâu trong nhà máy điện tử Việt Nam?
Năm 2024, nhóm hàng điện tử, máy tính và linh kiện của Việt Nam đạt kim ngạch xuất khẩu 72,6 tỷ USD, tăng 26,6% và chiếm 17,9% tổng kim ngạch xuất khẩu (Tổng cục Thống kê). Sản lượng đó đi kèm áp lực về thời gian test trên mỗi sản phẩm — nơi kiến trúc mô-đun phát huy giá trị:
- Sản xuất module RF, Wi-Fi và 5G: bộ thu-phát vector VXT chỉ chiếm 2 khe PXIe, nên một khung máy có thể chạy nhiều kênh song song để test nhiều bo cùng lúc trên cùng một trạm.
- Đo kiểm linh kiện bán dẫn: mô-đun nguồn-đo và bộ số hoá cắm cùng khung cho phép quét đặc tuyến I-V, đo dòng tiêu thụ và kiểm tra chức năng trong một chu trình — phù hợp khâu test sau đóng gói.
- Ghép chức năng vào hệ ICT sẵn có: các hệ kiểm tra bo mạch như Keysight i7090 dùng mô-đun PXI để bổ sung phép đo chức năng và nạp firmware ngay trong trạm ICT, thay vì dựng thêm một trạm test riêng phía sau dây chuyền.
- Điện tử ô tô và phòng thí nghiệm viễn thông: các trạm đo bộ điều khiển điện tử ô tô và thiết bị viễn thông thường cần nhiều kênh đồng bộ gọn trong một tủ rack — đúng thế mạnh của kiến trúc khung máy, và là nhóm khách hàng đang mở rộng nhanh tại Việt Nam.
Bắt đầu một hệ PXI từ đâu?
Thứ tự thực tế là đi ngược từ bài toán đo: liệt kê các phép đo cần thực hiện và tần số làm việc của DUT → chọn mô-đun đáp ứng → cộng số khe mà các mô-đun chiếm (VXT chiếm 2 khe, phần lớn mô-đun khác 1 khe) → chọn khung máy còn dư khe cho mở rộng sau này (M9010A 10 khe, hoặc khung máy PXIe M9019A 18 khe nếu cần nhiều khe hơn) → chọn bộ điều khiển nhúng hoặc PC ngoài tuỳ tốc độ dữ liệu. Cuối cùng mới tới phần mềm test và đồ gá — nhưng đừng để tới cuối mới tính, vì đồ gá thường là phần quyết định thời gian triển khai.
Là nhà phân phối ủy quyền của Keysight và phòng hiệu chuẩn đạt ISO/IEC 17025, Techmaster cung cấp khung máy, mô-đun và bộ điều khiển PXI chính hãng kèm dịch vụ hiệu chuẩn, bảo trì và hỗ trợ kỹ thuật tại Việt Nam. Xem thêm danh mục khung máy và mô-đun PXI/PXIe hoặc máy phát tín hiệu Keysight.
Câu hỏi thường gặp về hệ thống đo kiểm PXI
PXI và PXIe khác nhau thế nào?
PXI dùng bus PCI song song, còn PXI Express (PXIe) dùng đường truyền PCI Express nối tiếp nên tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều. Trên khung PXIe hiện đại như M9010A, các khe hybrid chấp nhận cả mô-đun PXIe lẫn mô-đun PXI tương thích hybrid, nên hai thế hệ dùng chung được trong một hệ thống đo kiểm PXI.
Một khung máy PXIe chứa được bao nhiêu mô-đun?
Tuỳ khung. M9010A có 10 khe: 1 khe hệ thống dành cho bộ điều khiển, 1 khe timing và 8 khe hybrid cho mô-đun đo. Cần lưu ý mỗi mô-đun chiếm số khe khác nhau — ví dụ bộ thu-phát vector VXT M9410A chiếm 2 khe — nên hãy cộng số khe theo cấu hình thực tế trước khi chốt khung máy.
Có cần bộ điều khiển nhúng không hay dùng PC ngoài được?
Cả hai đều dùng được. Bộ điều khiển nhúng PXIe M9037A cắm ngay vào khe hệ thống, gọn và không cần cáp; PC ngoài nối qua liên kết PCIe cho phép tận dụng máy tính sẵn có và nâng cấp CPU dễ hơn. Yếu tố quyết định thường là tốc độ dữ liệu cần đổ về và ràng buộc không gian của trạm test.
Hệ thống đo kiểm PXI có được hiệu chuẩn như máy để bàn không?
Có. Từng mô-đun PXI là một thiết bị đo có thông số kỹ thuật riêng và cần hiệu chuẩn định kỳ như máy để bàn. Techmaster hỗ trợ hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025 cho các mô-đun và khung máy Keysight tại Việt Nam.
Cần tư vấn cấu hình khung máy, mô-đun và bộ điều khiển cho trạm test của nhà máy? Liên hệ Techmaster để đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ chọn cấu hình PXI phù hợp với đúng bài toán đo của bạn.
Nếu bài toán thiên về định tuyến nhiều kênh hơn là tốc độ số hoá, hãy so sánh với hệ thống chuyển mạch đo kiểm Keysight 34980A.
