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信号发生器的基础知识和基本应用

发布日期:2022-11-24         浏览数:3   

  顾名思义,信号发生器是作为电子测量激励源的信号来源。大多数电路要求某种幅度随时间变化的输入信号。信号可以是真实的双极AC1 信号( 峰值在接地参考点上下振荡),也可以在DC 偏置( 可正可负) 范围内变化。它可以是正弦波或其它模拟函数、数字脉冲、二进制码型或纯任意波形。

  信号发生器可以提供“理想”的波形,它可以在其提供的信号中增加已知的、数量和类型可重复的失真( 或误差)。参见图2。这一特点是信号发生器最大的特点,因为通常不可能只使用电路本身在所需的时间和地点创建可以预测的失真。在存在这些失真的信号时,DUT 响应可以揭示其处理落在正常性能条件外的极限情况。

  正常情况下,“AC”一词是指信号在0 V ( 接地) 参考周围变正和变负,因此在每个周期中电流流动方向会颠倒一次。但是为进行这一讨论,AC 定义为任何变动的信号,而不管其与接地的关系如何。例如,即使一直在同一方向吸收电流,但在+1 V 和+3 V 之间振荡的信号仍构成AC 波形。大多数信号发生器可以生成以接地为中心的( 真实的AC) 波形或偏置波形。

  模拟信号还是数字信号?

  目前,大多数信号发生器基于数字技术。许多信号发生器可以同时满足模拟信号和数字信号要求,但最高效的解决方案通常是为手边的应用( 模拟应用或数字应用) 优化功能的信号发生器。

  任意波形发生器 (AWG) 和函数发生器主要针对模拟信号应用和混合信号应用。这些仪器采用采样技术,构建和改变几乎可以想到的任何形状的波形。一般来说,这些发生器有1-4 个输出。在某些AWG 中,还使用单独的标记输出( 协助触发外部仪器) 及以数字形式表示每个样点数据的同步数字输出,以补充这些主要的采样模拟输出。

  数字波形发生器 ( 逻辑源) 包括两类仪器。脉冲发生器驱动来自少量输出的方波或脉冲流,其频率通常非常高。这些工具最常用于对数字器件执行测试。码型发生器也称为数据发生器或数据定时发生器,一般提供8 条、16条或更多的同步数字脉冲流,作为计算机总线、数字电信单元等的激励信号。

  

  图2. (上) 理想的波形;

  


  (下) “实际环境”波形。通用信号发生器可以为器件极限测试和检定提供受控的失真和畸变。

  

  图3. 信号发生器可以使用标准波形、用户创建的波形或捕获的波形,在需要的地方对专门测试应用增加损伤。

  信号发生器基本应用

  信号发生器有数百种不同的应用,但在电子测量中,这些应用可以分成三种基本类型:检验、检定和极限/ 余量测试。有代表性的部分应用如下:

  1、检验测试数字模块化发射机和接收机

  开发新型发射机和接收机硬件的无线器件设计人员必须模拟基带I&Q 信号,信号中可以带损伤或不带损伤,检验其是否满足新兴的和专有的无线标准。某些高性能任意波形发生器可以以高达12.5 Gbps 的速率提供所需的低失真、高分辨率信号,并支持两条独立通道,一条用于“I”相位,另一条用于“Q”相位。

  有时,需要使用实际RF 信号测试接收机。在这种情况下,可以使用采样率高达200 MS/s 的任意波形发生器,直接合成RF信号。

  2、检定测试数模转换器和模数转换器

  新开发的数模转换器(DAC) 和模数转换器(ADC) 必须进行穷尽测试,以确定其线性度、单调性和失真的极限。一流的AWG 可以同时生成多个同相的模拟信号和数字信号,以高达12.5 Gbps 的速度驱动这些器件。

  3、极限/余量测试测试通信接收机极限

  处理串行数据流结构( 通常用于数字通信总线和磁盘驱动器放大器中) 的工程师必需使用损伤测试器件极限,特别是抖动和定时超限。通过提供高效的内置抖动编辑和发生工具,高级信号发生器使工程师节约了数不清的时间。这些仪器可以使关键信号边沿位移最低20 ps。

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