信號發生器的基礎知識和基本應用

　　顧名思義，信號發生器是作為電子測量激勵源的信號來源。大多數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) 范圍內變化。它可以是正弦波或其它模擬函數、數字脈沖、二進制碼型或純任意波形。

　　信號發生器可以提供“理想”的波形，它可以在其提供的信號中增加已知的、數量和類型可重復的失真( 或誤差)。參見圖2。這一特點是信號發生器最大的特點，因為通常不可能只使用電路本身在所需的時間和地點創建可以預測的失真。在存在這些失真的信號時，DUT 響應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成AC 波形。大多數信號發生器可以生成以接地為中心的( 真實的AC) 波形或偏置波形。

　　模擬信號還是數字信號?

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

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

　　數字波形發生器 ( 邏輯源) 包括兩類儀器。脈沖發生器驅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字器件執行測試。碼型發生器也稱為數據發生器或數據定時發生器，一般提供8 條、16條或更多的同步數字脈沖流，作為計算機總線、數字電信單元等的激勵信號。

　　圖2. (上) 理想的波形;

　　(下) “實際環境”波形。通用信號發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. 信號發生器可以使用標準波形、用戶創建的波形或捕獲的波形，在需要的地方對專門測試應用增加損傷。

　　信號發生器基本應用

　　信號發生器有數百種不同的應用，但在電子測量中，這些應用可以分成三種基本類型：檢驗、檢定和極限/ 余量測試。有代表性的部分應用如下：

　　1、檢驗測試數字模塊化發射機和接收機

　　開發新型發射機和接收機硬件的無線器件設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 的任意波形發生器，直接合成RF信號。

　　2、檢定測試數模轉換器和模數轉換器

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

　　3、極限/余量測試測試通信接收機極限

　　處理串行數據流結構( 通常用于數字通信總線和磁盤驅動器放大器中) 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。通過提供高效的內置抖動編輯和發生工具，高級信號發生器使工程師節約了數不清的時間。這些儀器可以使關鍵信號邊沿位移最低20 ps。

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