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讯号产生器的不简单任务
正确触发理想讯号

【作者: 王岫晨】2018年06月08日 星期五

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在测试和测量领域中,讯号产生器是测量仪器的主要类别之一,可为其他设备提供标准或是叁考讯号。讯号有很多不同的类型,例如数位讯号、类比讯号、调变讯号、杂讯讯号和脉冲讯号等。每种不同讯号都有各自独特的时间、频率与振幅等特性。


若从讯号与系统的观点来看,最基本的讯号是正弦波。但是,在许多情况下,讯号通常会在不同场合被广泛应用,例如方波用於数位系统、调变讯号和杂讯用於通信系统中、脉冲讯号用於雷达系统,而任意波形则应用於各种不同的场合。通常集合了正弦波、方波与三角波输出的讯号产生器,就称为函数产生器。


产生讯号并进行量测

一提起测试量测,可能人们会想起的第一种仪器类型便是讯号采集仪器,这通常是示波器或逻辑分析仪。但是,只有在能够撷取某些种类的讯号时,这些仪器才能进行量测。在许多情况下,这些讯号是采集不到的,除非在外部可提供讯号的状况。例如,应力量测放大器不会产生讯号,而只会提高从感测器中收到的讯号功率。


类似的情况还包括数位位址汇流排上的复用器也不会产生讯号,而是引导来自计数器、寄存器和其他单元的讯号流量。但不可避免的是,必须在连接??电的电路之前,先行测试放大器或复用器。为了使用撷取仪器量测这些装置的行为,工程师往往必须先行提供一个讯号输入。


另一个例子是,工程师必须检测新出现的电路,并保证新的硬体在全部操作范围及之上的范围内,能够满足设计规范,这称之为馀量测试或极限测试。这一类型的量测任务要求完整的解决方案,这种解决方案不只要能够产生讯号,还得进行量测。


数位电路的检定系列工具,与类比及混合讯号电路不同,但这两者都必须包括讯号的触发仪器和撷取仪器。讯号产生器或讯号源便是与撷取仪器配套使用的激发源,这是构成完整量测解决方案的两个单元。此两个工具通常会接在DUT待测装置的输入端子和输出端子上,在不同的配置中,讯号产生器可以透过类比波形、数位资料码型、调变、故意失真、杂讯等形式,来提供触发讯号。因此,为进行有效的设计、检定或疑难排解量测,便应该同时考虑解决方案中的这两个单元。


图1 : 讯号产生器及撷取仪器组成常见的量测解决方案。
图1 : 讯号产生器及撷取仪器组成常见的量测解决方案。

触发讯号

讯号产生器顾名思义,正是作为触发电子量测讯号源的仪器。大多数的电路会要求某种振幅随时间变化的输入讯号,这些讯号可以是真实的双极AC1讯号(峰值在接地叁考点上下振荡),也可以在DC偏置范围内变化(其数值可正可负),或者也可以是正弦波或其他类比函数、数位脉冲、二进位码型,或纯任意波形。


基本上,讯号产生器可以提供「理想」的波形,意思是讯号产生器可以在其所提供的讯号中,增加已知的、或者数量和类型可重复的失真与误差,这正是讯号产生器的最大特点。因为电路本身通常不太可能只在所需的时间和地点出现可以预测的失真,而这些失真的讯号,可以让DUT进行正常效能条件之外的极限情况测试。


建构不同波形

目前,大多数讯号产生器都是采用数位技术,许多讯号产生器可以同时满足类比讯号和数位讯号的要求,但最高效能的解决方案往往是针对类比或数位应用来优化功能的讯号产生器,例如任意波形产生器(AWG)和函数产生器便主要是针对类比讯号应用和混合讯号应用。


这些仪器采用不同的取样技术,来构建或者改变任何可以想到的波形。一般来说,这些产生器会有1至4个输出,在某些AWG中,还使用了单独的标记输出来协助触发外部仪器,或者以数位形式来表示每个样点资料的同步数位输出,以补充这些主要的类比输出取样。


数位波形产生器则包括两类仪器。一种是脉冲产生器,可驱动来自少量输出的方波或脉冲流,其频率通常非常高,这些仪器最常用於执行数位装置的测试。至於码型产生器(也称为资料产生器或资料定时产生器),一般可提供8条、16条甚至更多的同步数位脉冲流,可作为电脑汇流排、数位电信单元的触发讯号。


【解决方案】

罗德史瓦兹RTB2000/RTM3000/RTA4000数位示波器

台湾罗德史瓦兹:「这是物超所值的数位示波器!」


R&S RTB2000/RTM3000/RTA4000 此三款是R&S新一代示波器系列,以「Power of Ten」10位元垂直解析度、10.1寸显示萤幕、10倍数的撷取记忆体等为设计概念。频宽选择从70MHz到1GHz ,提供灵活的选择;同时亦提供多种升级选项,包括16个数位通道的整合逻辑分析仪(MSO) 、多种协议解码和触发选项、任意波形及讯号产生器。


R&S RTC1000 除了示波器标准功能外,更整合了数位电表、元件测试仪、函数产生器等多种功能;精简的机构设计同时拥有九种功能於一体,让使用者在占用最少空间的情况下进行各种测试,是一款物超所值的数位示波器。



图2 : 罗德史瓦兹RTB2000数位示波器
图2 : 罗德史瓦兹RTB2000数位示波器图片来源:rohde-schwarz.com

太克科技讯号产生器

太克科技大中华区产品技术总监陈湘俊:「我们的仪器拥有业界最快的撷取速度!」


Tektronix讯号产生器涵盖多种应用,从复制感应器讯号、到建立射频和最快速的高速串列资料讯号。每个多功能讯号产生器都可以建立几??无限的讯号数量,不论是类比或数位、完美或扭曲、标准或自订。从直接合成高速序列资料波形(用於进行简易接收器测试),到最多功能的任意函数产生器(用於一般激发讯号),Tektronix都可针对各种除错挑战,提供适用的讯号产生器。



图3 : 太克科技AWG5000任意波形产生器
图3 : 太克科技AWG5000任意波形产生器图片来源:tektronix.com

是德科技信号产生器

是德科技台湾区总经理张志铭:「这是最值得您信赖的信号产生器。」


是德科技拥有机种最齐全的信号产生器,具备同级产品中最隹的效能,不论需要的是可追溯的计量级解决方案,或是经济实惠的基本信号产生器,是德都能满足这些量测需求。是德的信号产生器,以逼真的模拟信号和最高的信号完整性,来激发装置。并提供3年校验周期和完整的自我维护解决方案,可有效降低整体拥有成本。这是值得信赖的微波信号产生器,全球各地数以百计的专案,都已经部署了成千上万个是德科技的信号产生器。



图4 : 是德科技N5193A UXG X系列高灵敏度信号产生器
图4 : 是德科技N5193A UXG X系列高灵敏度信号产生器图片来源:keysight.com

NI OWON AG-S系列单通道高频任意波形讯号产生器

国家仪器技术行销经理潘建安:「我们的仪器提供弹性强大的软硬体功能。」


产品特色


● 采用先进的DDS 技术,150MHz 最高输出频率


● 400MSa/s 最高采样率,频率分辨率1 μ Hz


● 14 bits 垂直分辨率,1M 点任意波形长度


● 丰富的波形输出:5 种基本波形,内置45 种任意波形


● 丰富的调制功能:AM 、FM 、PM 、FSK 、PWM 以及输出线性/ 对数扫描和脉冲串波形


● 可与EDS-C 系列数字示波器无缝互连


● SCPI 通信功能


● 4寸(480 x 320 像素)高分辨率TFT 液晶显示应用


● 电子线路检测电路功能测试设计,与制造测试教育和技术培训等。



图5 : OWON AG-S系列单通道高频任意波形讯号产生器
图5 : OWON AG-S系列单通道高频任意波形讯号产生器图片来源:owon.com
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