函數(shù)信號發(fā)生器用于各種各樣的工程測試
信號源包括函數(shù)信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、音頻信號發(fā)生器、任意波形信號發(fā)生器以及掃描頻率發(fā)生器等多種設(shè)備，用于各種各樣的工程測試。所示的產(chǎn)品系列樹反映出信號源之間的關(guān)系，其中直接數(shù)字器件合成(DDS)是一種較新的技術(shù)，它利用了現(xiàn)代化的數(shù)字器件的能力，成為系列產(chǎn)品的主干，發(fā)展出函數(shù)發(fā)生器相任意波形發(fā)生器這樣高水平的產(chǎn)品。
1、函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器是使用廣的通用信號源，提供正弦波、鋸齒波、方波、脈沖波等波形，有的還同時具有調(diào)制和掃描功能。函數(shù)波形發(fā)生器在設(shè)計上分為模擬式和數(shù)字合成式。眾所周知，數(shù)字合成式函數(shù)信號源（DDS）無論就頻率、幅度乃至信號的信噪比（S/N）均優(yōu)于模擬式，其鎖相環(huán)（PLL）的設(shè)計讓輸出信號不僅是頻率精準(zhǔn)，而且相位抖動（phaseJitter）及頻率漂移均能達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)，但數(shù)字式信號源中，數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾始終難以有效克服，也造成在小信號的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號發(fā)生器，如今市場上的大部分函數(shù)信號發(fā)生器均為DDS信號源。
2、任意波形發(fā)生器任意波形發(fā)生器，是一種特殊的信號源，不僅具有一般信號源波形生成能力，而且可以仿真實際電路測試中需要的任意波形。在我們實際的電路的運(yùn)行中，由于各種干擾和響應(yīng)的存在，實際電路往往存在各種缺陷信號和瞬變信號，如果在設(shè)計之初沒有考慮這些情況，有的將會產(chǎn)生災(zāi)難性后果。任意波發(fā)生器可以幫您完成實驗，仿真實際電路，對您的設(shè)計進(jìn)行全面的測試。由于任意波形發(fā)生往往依賴計算機(jī)通訊輸出波形數(shù)據(jù)。在計算機(jī)傳輸中，通過專用的波形編輯軟件生成波形，有利于擴(kuò)充儀器的能力，更進(jìn)一步仿真實驗。另外，內(nèi)置一定數(shù)量的非易失性存儲器，隨機(jī)存取編輯波形，有利于參考對比，或通過隨機(jī)接口通訊傳輸?shù)接嬎銠C(jī)作更進(jìn)一步分析與處理。有些任意波形發(fā)生器有波形下載功能，在作一些麻煩費(fèi)用高或風(fēng)險性大的實驗時，通過數(shù)字示波器等儀器把波形實時記錄下來，然后通過計算機(jī)接口傳輸?shù)叫盘栐?，直接下載到設(shè)計電路，更進(jìn)一步實驗驗證。以完成以上提到的功能，并且在波形輸出的精度、穩(wěn)定性等方面都有較大提高，是走在行業(yè)前列的新一代任意波發(fā)生器。
（一）普通函數(shù)發(fā)生器的主要指標(biāo)：帶寬（輸出頻率范圍）儀器的帶寬是指模擬帶寬，與采樣速率等無關(guān)，信號源的帶寬是指信號的輸出頻率的范圍，并且一般來講信號源輸出的正弦波和方波的頻率范圍不一致，例如，某函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波的頻率范圍是1mHz～240MHz，而輸出方波的頻率范圍是1mHz～120MHz。頻率（定時）分辨率頻率分辨率，即小可調(diào)頻率分辨率，也就是創(chuàng)建波形時可以使用的小時間增量。頻率準(zhǔn)確度信號源顯示的頻率值與真值之間的偏差，通常用相對誤差表示，低檔信號源的頻率準(zhǔn)確度只有1%，而采用內(nèi)部高穩(wěn)定晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度可以達(dá)到108～1010。例如，某信號源的頻率準(zhǔn)確度為1ppm。頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度是指外界環(huán)境不變的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于設(shè)置讀數(shù)的偏差值的大小。頻率穩(wěn)定度一般分為長期頻率穩(wěn)定度（長穩(wěn)）和短期頻率穩(wěn)定度（短穩(wěn)）。其中，短期頻率穩(wěn)定度是指經(jīng)過預(yù)熱后，15分鐘內(nèi)，信號頻率所發(fā)生的變化；長期頻率穩(wěn)定度是指信號源經(jīng)過預(yù)熱時間后，信號頻率在任意三小時內(nèi)所發(fā)生的變化。輸出阻抗信號源的輸出阻抗是指從輸出端看去，信號源的等效阻抗。例如，低頻信號發(fā)生器的輸出阻抗通常為600Ω，高頻信號發(fā)生器通常只有50Ω，電視信號發(fā)生器通常為75Ω。輸出電平范圍輸出幅度一般由電壓或者分貝表示，指輸出信號幅度的有效范圍。另外，信號發(fā)生器的輸出幅度讀數(shù)定義為輸出阻抗匹配的條件下，所以必須注意輸出阻抗匹配的問題。
（二）任意波發(fā)生器的主要指標(biāo)：取樣（或采樣）速率取樣速率通常用每秒兆樣點或者千兆樣點表示，表明了儀器可以運(yùn)行的時鐘或取樣速率。取樣速率影響著主要輸出信號的頻率和保真度。奈奎斯特取樣定理規(guī)定，取樣頻率或時鐘速率必須至少是生成的信號中高頻譜成分的兩倍，以保證精確的復(fù)現(xiàn)。存儲深度（記錄長度）存儲深度是指用來記錄波形的數(shù)據(jù)點數(shù)，它決定著波形數(shù)據(jù)的樣點數(shù)量（相當(dāng)于時間）。每個波形樣點占用一個存儲器位置，每個位置等于當(dāng)前時鐘頻率下取樣間隔時間。任意波形發(fā)生器的帶寬是由任意波發(fā)生器的取樣速率和存儲深度決定的。垂直（幅度）分辨率信號源的垂直分辨率是指信號源中可以編程的小電壓增量，也就是儀器數(shù)模轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制字寬度，單位為位，它規(guī)定了波形的幅度精度。在混和信號源中，垂直分辨率與儀器DAC的二進(jìn)制字長度有關(guān)，位越多，分辨率就越高。信號源的主要功能一臺功能較強(qiáng)的信號源，還有信號調(diào)制、頻率掃描、TTL同步輸出、參考時鐘輸出、Burst及頻率計信號調(diào)制功能:信號調(diào)制是指被調(diào)制信號中，幅度、相位或頻率變化把低頻信息嵌入到高頻的載波信號中，得到的信號可以傳送從語音、到數(shù)據(jù)、到視頻的任何信號。信號調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種，其中模擬調(diào)制，如幅度調(diào)制（AM）和頻率調(diào)制（FM）常用于廣播通信中，而數(shù)字調(diào)制基于兩種狀態(tài)，允許信號表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)。頻率掃描功能:測量電子設(shè)備的頻率特點要求“掃描”正弦波，其會在一段時間內(nèi)改變頻率。一般分成線性（Lin）掃頻及對數(shù)（Log）掃頻；高級信號發(fā)生器支持掃頻功能，而且可以選擇開始頻率、保持頻率、停止頻率和相關(guān)時間，有些信號發(fā)生器還提供與掃頻同步的觸發(fā)信號。TTL同步輸出功能:一般信號源輸出的TTL同步信號是方波經(jīng)三極管電路轉(zhuǎn)成的，電平為0（Low）、3.6～5V（High）。主要用來同步其他信號源，或其他類型的儀器，以保證觸發(fā)同步。參考時鐘輸出功能:TTL同步輸出只能保證觸發(fā)同步，要想使信號源完全同步就要讓時鐘同步，參考時鐘輸出就是為了讓兩臺信號源的時鐘同步而設(shè)計的，一般參考時鐘輸出頻率較穩(wěn)定的方波信號。
功能:類似OneShot功能，輸入一個TTL信號，則可讓信號源產(chǎn)生一個周期的信號輸出，設(shè)計方式是在沒有信號輸入時，輸出接地即可。頻率計:除市場上簡易的刻度盤顯示之外，無論是LED數(shù)碼管或LCD液晶顯示頻率，其與頻率計電路是重疊的。小結(jié)信號發(fā)生器是基礎(chǔ)的通用儀器之一，是電子工程師信號仿真實驗的工具，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
基本的函數(shù)發(fā)生器提供正弦波、方波和三角波，頻率范圍在1MHz到約50MHz之間。器件A1是一個積分器，它提供一個三角波輸出信號，它所產(chǎn)生的三角波信號通過正弦波形成電路而產(chǎn)生正弦波信號輸出。器件A2是一個電壓比較器，它產(chǎn)生一個方波信號。大多數(shù)普通價格的函數(shù)發(fā)生器都以一些單片式集成電路(IC)為基礎(chǔ)，并能提供正弦波、方波和三角波。價格較高者則能提供觸發(fā)信號*只有較寬的頻率范圍祁較穩(wěn)定的頻率．具有可變的上升時間(對方波而言)和可變的直流補(bǔ)償．具有較高的頻率準(zhǔn)確度和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動能力，旦波形失真度小。
函數(shù)發(fā)生器在輸出保真和方波上升沿方面性能的提高，依賴于兩類相關(guān)的信號發(fā)生器的支持：低失真、低頻率函數(shù)發(fā)生器和脈沖發(fā)生器。經(jīng)優(yōu)化的低失真信號源常用于信號保真要求很高的地方，高性能音頻系統(tǒng)就是明顯的例子。用阻容積分器獲得不同波形的基本原理是：先以一個恒定的電流源向電容充電，然后用另一個恒定的電流源使它放電。這一技術(shù)實現(xiàn)了三角波發(fā)生器的輸出信號斜率的線性。輸出信號的頻率是通過選擇電容的范圍和充電電流來確定的，這一電流又取決子對輸入電壓的控制，而輸入電壓則通過頻率調(diào)諧設(shè)置和掃描電路輸入來控制。
有一類函數(shù)發(fā)生器具有對頻率信號進(jìn)行掃描的能力，叫做掃描震蕩發(fā)生器。他們能產(chǎn)生一個緩慢變化的斜坡，這一斜坡反過來作用于包括被控制的電流源的元件上，使得被控制的電流源的主振頻在掃描模塊所給定的始末時刻之間變化。
這種在函數(shù)發(fā)生器中具有積分電容器且由開關(guān)控制電源的方法可進(jìn)一步發(fā)展為使月獨(dú)市的可調(diào)頻率發(fā)生器，它可以方便地調(diào)制輸出AM／FM／Ext則頻率范圍。更進(jìn)一步地，采用一個A／D轉(zhuǎn)換器和存儲器來配合實現(xiàn)輸出函數(shù)的幅度和頻率顯示。在使用開關(guān)積分器的條件下，頻率穩(wěn)定性可達(dá)到±2％。若需更進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，則可使用品體(振蕩)控制器和PLL(鎖相環(huán)路)模塊。
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