信號發(fā)生器的基礎(chǔ)知識和基本應(yīng)用

　　顧名思義，信號發(fā)生器是作為電子測量激勵源的信號來源。大多數(shù)電路要求某種幅度隨時間變化的輸入信號。信號可以是真實的雙極AC1 信號( 峰值在接地參考點上下振蕩)，也可以在DC 偏置( 可正可負) 范圍內(nèi)變化。它可以是正弦波或其它模擬函數(shù)、數(shù)字脈沖、二進制碼型或純?nèi)我獠ㄐ巍?/span>

　　信號發(fā)生器可以提供“理想”的波形，它可以在其提供的信號中增加已知的、數(shù)量和類型可重復(fù)的失真( 或誤差)。參見圖2。這一特點是信號發(fā)生器最大的特點，因為通常不可能只使用電路本身在所需的時間和地點創(chuàng)建可以預(yù)測的失真。在存在這些失真的信號時，DUT 響應(yīng)可以揭示其處理落在正常性能條件外的極限情況。

　　正常情況下，“AC”一詞是指信號在0 V ( 接地) 參考周圍變正和變負，因此在每個周期中電流流動方向會顛倒一次。但是為進行這一討論，AC 定義為任何變動的信號，而不管其與接地的關(guān)系如何。例如，即使一直在同一方向吸收電流，但在+1 V 和+3 V 之間振蕩的信號仍構(gòu)成AC 波形。大多數(shù)信號發(fā)生器可以生成以接地為中心的( 真實的AC) 波形或偏置波形。

　　模擬信號還是數(shù)字信號?

　　目前，大多數(shù)信號發(fā)生器基于數(shù)字技術(shù)。許多信號發(fā)生器可以同時滿足模擬信號和數(shù)字信號要求，但最高效的解決方案通常是為手邊的應(yīng)用( 模擬應(yīng)用或數(shù)字應(yīng)用) 優(yōu)化功能的信號發(fā)生器。

　　任意波形發(fā)生器 (AWG) 和函數(shù)發(fā)生器主要針對模擬信號應(yīng)用和混合信號應(yīng)用。這些儀器采用采樣技術(shù)，構(gòu)建和改變幾乎可以想到的任何形狀的波形。一般來說，這些發(fā)生器有1-4 個輸出。在某些AWG 中，還使用單獨的標記輸出( 協(xié)助觸發(fā)外部儀器) 及以數(shù)字形式表示每個樣點數(shù)據(jù)的同步數(shù)字輸出，以補充這些主要的采樣模擬輸出。

　　數(shù)字波形發(fā)生器 ( 邏輯源) 包括兩類儀器。脈沖發(fā)生器驅(qū)動來自少量輸出的方波或脈沖流，其頻率通常非常高。這些工具最常用于對數(shù)字器件執(zhí)行測試。碼型發(fā)生器也稱為數(shù)據(jù)發(fā)生器或數(shù)據(jù)定時發(fā)生器，一般提供8 條、16條或更多的同步數(shù)字脈沖流，作為計算機總線、數(shù)字電信單元等的激勵信號。

　　圖2. (上) 理想的波形;

　　(下) “實際環(huán)境”波形。通用信號發(fā)生器可以為器件極限測試和檢定提供受控的失真和畸變。

　　圖3. 信號發(fā)生器可以使用標準波形、用戶創(chuàng)建的波形或捕獲的波形，在需要的地方對專門測試應(yīng)用增加損傷。

　　信號發(fā)生器基本應(yīng)用

　　信號發(fā)生器有數(shù)百種不同的應(yīng)用，但在電子測量中，這些應(yīng)用可以分成三種基本類型：檢驗、檢定和極限/ 余量測試。有代表性的部分應(yīng)用如下：

　　1、檢驗測試數(shù)字模塊化發(fā)射機和接收機

　　開發(fā)新型發(fā)射機和接收機硬件的無線器件設(shè)計人員必須模擬基帶I&Q 信號，信號中可以帶損傷或不帶損傷，檢驗其是否滿足新興的和專有的無線標準。某些高性能任意波形發(fā)生器可以以高達12.5 Gbps 的速率提供所需的低失真、高分辨率信號，并支持兩條獨立通道，一條用于“I”相位，另一條用于“Q”相位。

　　有時，需要使用實際RF 信號測試接收機。在這種情況下，可以使用采樣率高達200 MS/s 的任意波形發(fā)生器，直接合成RF信號。

　　2、檢定測試數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器

　　新開發(fā)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 必須進行窮盡測試，以確定其線性度、單調(diào)性和失真的極限。一流的AWG 可以同時生成多個同相的模擬信號和數(shù)字信號，以高達12.5 Gbps 的速度驅(qū)動這些器件。

　　3、極限/余量測試測試通信接收機極限

　　處理串行數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)( 通常用于數(shù)字通信總線和磁盤驅(qū)動器放大器中) 的工程師必需使用損傷測試器件極限，特別是抖動和定時超限。通過提供高效的內(nèi)置抖動編輯和發(fā)生工具，高級信號發(fā)生器使工程師節(jié)約了數(shù)不清的時間。這些儀器可以使關(guān)鍵信號邊沿位移最低20 ps。

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