信號發生器的類型有哪些呢? 今天一起來了解一下吧

　　信號發生器類型

　　信號發生器在廣義上分成混合信號發生器 ( 任意波形發生器和任意波形 / 函數發生器 ) 和邏輯信號源 ( 脈沖或碼型發生器)，滿足了全系列信號生成需求。每種信號發生器都有獨特的優勢，或多或少地適合某種特定應用。

　　混合信號發生器是為輸出具有模擬特點的波形而設計的，包括正弦波和三角波等模擬波，以及表現出每個實際環境信號都包括的圓形和不理想的“方”波。在通用混合信號發生器中，您可以控制幅度、頻率和相位及 DC 偏置和上升時間和下降時間;您可以創建過沖等畸變;還可以增加邊沿抖動、調制等等。

　　真正的數字信號發生器必需驅動數字系統。其輸出是二進制脈沖流- 專用數字信號發生器不能生成正弦波或三角波。數字信號發生器的功能是為滿足計算機總線需求和類似應用而優化的。這些功能包括加快碼型開發速度的軟件工具，也可能包括為匹配各種邏輯系列而設計的探頭之類的硬件工具。

　　如前所述，從函數發生器到任意信號發生器到碼型發生器，當前幾乎所有高性能信號發生器都基于數字結構，支持靈活的編程能力和杰出的精度。

　　模擬信號發生器和混合信號發生器的類型

　　任意波形發生器

　　從歷史上看，生成各種波形的任務一直使用單獨的專用信號發生器完成，從超純音頻正弦波發生器到幾GHz 的 RF 信號發生器。盡管有許多商用解決方案， 但用戶通常必須根據手邊的項目定制設計或改動信號發生器。設計儀器質量的信號發生器非常困難，當然設計輔助測試設備會占用項目的寶貴時間。

　　幸運的是，數字采樣技術和信號處理技術給我們帶來了一個解決方案，可以使用一臺儀器- 任意波形發生器滿足幾乎任何類型的信號發生需求。任意波形發生器可以分成任意波形 / 函數發生器 (AFG) 和任意波形發生器 (AWG)。

　　任意波形 / 函數發生器 (AFG)

　　任意波形/ 函數發生器 (AFG) 滿足了廣泛的激勵需求;事實上，它是當前業內流行的信號發生器結構。一般來說，這一儀器提供的波形變化要少于 AWG 同等儀器，但具有杰出的穩定性及能夠快速響應頻率變化。如果 DUT 要求典型的正弦波和方波 ( 及其它 )，并能夠在兩個頻率之間幾乎即時開關，那么任意波形 / 函數發生器 (AFG) 提供了適當的工具。另一個特點是AFG 的成本低，對不要求 AWG 通用性的應用極具吸引力。

　　AFG的許多功能與 AWG 相同，但 AFG 設計成更加專用的儀器。AFG 提供了許多獨特的優勢：它生成穩定的標準形狀的波形，特別是最重要的正弦波和方波， 而且精確、捷變。捷變是指能夠迅速干凈地從一個頻率轉到另一個頻率。

　　大多數 AFG 提供了用戶熟悉的下述波形的某個子集：

1. 　　正弦波

2. 　　方 波

3. 　　三角波

4. 　　掃 描

5. 　　脈 沖

6. 　　鋸齒波

7. 　　調 制

8. 　　半正弦波

　　當然 AWG 也能提供這些波形，但當前 AFG 是為改善輸出信號的相位、頻率和幅度控制而設計的。此外，許多 AFG 提供了從內部來源或外部來源調制信號的方式，這對某些類型的標準一致性測試至關重要。

　　過去，AFG使用模擬振蕩器和信號調節創建輸出信號。最新的 AFG依賴直接數字合成 (DDS)技術確定樣點從存儲器中輸出時鐘的速率。

　　圖 1. 任意波形 / 函數發生器的結構 ( 簡圖 )。

　　DDS 技術使用一個時鐘頻率生成儀器范圍內的任何頻率，來合成波形。圖 1 以簡化形式概括了基于 DDS 的AFG 結構。

　　在相位累加器電路中，Delta (△) 相位寄存器接收來自頻率控制器的指令，表示輸出信號將在每個連續周期中前進的相位增量。在現代高性能 AFG 中，相位分辨率可能會低到 1/230，即約為 1/1,000,000,000。

　　相位累加器的輸出作為 AFG 波形存儲器部分的時鐘使用。儀器操作幾乎與 AWG 相同，但有一個明顯例外是波形存儲器一般只包含部分基本信號，如正弦波和方波。模擬輸出電路基本上是一個固定頻率的低通濾波器，保證只有感興趣的編程頻率 ( 沒有時鐘人工信號 ) 離開 AFG輸出。

　　為了解相位累加器怎樣創建頻率，想象一下控制器把值 1 發送到 30 位△相位寄存器。相位累加器△輸出寄存器將在每個周期中前進 360 ÷ 230，因為 360 度代表著儀器輸出波形的一個完整周期。因此，△ 相位寄存器值 1 在 AFG 范圍內生成頻率最低的波形，要求整整 2△ 增量，創建一個周期。電路將保持在這一頻率，直到 △相位寄存器加載一個新值。

　　大于 1 的值將更迅速地前進通過 360 度，生成更高的輸出頻率 ( 某些 AFG 采用不同的方法：它們跳過某些樣點，從而更快地閱讀存儲器，提高輸出頻率 )。唯一的變化是相位值由頻率控制器提供，根本不需要改變主時鐘頻率。此外，它允許波形從波形周期內的任何點開始。

　　圖 2. ( 左 ) 表示正弦波的一串樣點;

　　( 右 ) 重建的正弦波。

　　例如，假設必需生成一個從周期正向部分峰值開始的正弦波。基本數學運算告訴我們，這個峰值發生在 90 度。因此：

　　230 個增量 = 360° ; 且

　　90° = 360° ÷ 4; 那么

　　90° = 230 ÷ 4

　　在相位累加器收到一個等于 (230 ÷4) 的值時，它會提示波形存儲器從包含正弦波正峰值電壓的位置啟動。

　　典型的 AFG 在存儲器預編程部分存儲多個標準波形。從整體上看，正弦波和方波是許多測試應用使用最廣泛的應用。任意波形保存在存儲器中用戶編程的部分。可以以與傳統 AWG相同的靈活性定義波形。但是，DDS 結構不支持存儲器分段和波形排序。這些高級功能留給了高性能 AWG。

　　DDS 結構提供了杰出的頻率捷變性，可以簡便地在空中對頻率變化和相位變化編程，這特別適合任何類型的 FM DUT，如無線和衛星系統器件。如果特定 AFG 的頻率范圍足夠大，那么它為測試 FSK 和跳頻電話技術 ( 如GSM) 提供了理想的信號發生器。

　　AFG不能象 AWG 那樣創建想得到的幾乎任何波形， 但 AFG 能夠生成世界各地實驗室、維修設施和設計部門中最常用的測試信號。此外，它提供了杰出的頻率捷變性。重要的是，AFG通常是完成工作最經濟的方式。

　　任意波形發生器 (AWG)

　　不管您在磁盤驅動器檢定中需要由精確的 Lorentzian 脈沖定形的數據流，還是需要復調制 RF 信號測試基于GSM 或基于CDMA的手機，任意波形發生器 (AWG) 都可以生成您想得到的任何波形。您可以使用各種方法，從數學公式到“畫出”波形，創建所需的輸出。

　　從本質上看，任意波形發生器 (AWG) 是一種完善的播放系統，它根據存儲的數字數據提供波形，這些數字數據描述了 AC信號不斷變化的電壓電平。它是一種方框圖看起來很簡單的工具。為解釋AWG概念， 我們舉一個大家熟悉的例子，比如實時讀出存儲數據的唱片機 ( 在 AWG中是自己的波形存儲器;在唱片機中是唱片本身 )。它們都輸出一個模擬信號或波形。

　　圖 3. 任意波形發生器的結構 ( 簡圖 )。

　　從本質上看，任意波形發生器 (AWG) 是一種完善的播放系統，它根據存儲的數字數據提供波形，這些數字數據描述了 AC信號不斷變化的電壓電平。它是一種方框圖看起來很簡單的工具。為解釋AWG概念， 我們舉一個大家熟悉的例子，比如實時讀出存儲數據的唱片機 ( 在 AWG中是自己的波形存儲器;在唱片機中是唱片本身 )。它們都輸出一個模擬信號或波形。

　　為理解 AWG，首先必需掌握數字采樣的廣義概念。顧名思義，數字采樣是使用樣點或數據點定義一個信號，這些樣點或數據點沿著波形的斜率表示一串電壓測量。通過使用示波器等儀器實際測量波形，或使用圖形或數學技術，可以確定這些樣點。圖 2 ( 左 ) 說明了一串樣點。盡管曲線使其得間隔似乎發生變化，但所有這些點都以統一的時間間隔采樣。在AWG中，采樣的值以二進制形式存儲在快速隨機存取存儲器(RAM) 中。

　　通過使用存儲的信息，可以讀回存儲器位置，通過數模轉換器(DAC)輸入數據點，在任何時間重建信號( 下圖 )。圖 2 ( 右 )說明了結果。注意 AWG的輸出電路在樣點之間濾波，以連接各個點，創建干凈的不間斷的波形形狀。DUT不會把這些點“看作”離散的點， 而是看作連續的模擬波形。

　　AWG 提供了幾乎任何其它儀器都不能匹配的通用性。由于其能夠生成可以想到的任何波形，因此 AWG 支持從汽車防抱死制動系統模擬到無線網絡極限測試的各種應用。

　　圖 4. 高性能混合信號發生器：泰克 AWG7000 系列任意波形發生器。

　　混合信號發生器系統和控制功能

　　與作為完整測量解決方案激勵單元的角色一樣，混合信號發生器的控制和子系統采用專門設計，加快了各種波形類型的開發速度，提供了擁有完整保真度的波形。

　　最基本的、經常處理的信號參數都有自己專用的前面板控制功能。比較復雜的操作及需要頻次較低的操作則通過儀器顯示屏上的菜單進入。

　　LevelControl ( 電平控制 ) 負責設置輸出信號的幅度和偏置電平。在圖 19 所示的信號發生器中，前面板上的專用電平控制功能可以簡便地設置幅度和偏置值，而不必依賴多級菜單。

　　Timing Control ( 定時控制 ) 通過控制采樣率，設置輸出信號的頻率。這里，基于硬件的專用控制功能也簡化了基本水平參數的設置。

　　注意，上面的任何參數都不控制儀器生成的實際波形。這一功能位于編輯 /控制屏幕上的菜單中。觸摸面板或鼠標選擇感興趣的視圖，其可能會提供控制功能，在圖形用戶界面中定義順序或數字輸出設置，如圖 5 所示。在啟動這樣一個頁面后，您只需使用數字鍵盤和 / 或通用滾動旋鈕填空即可。

　　圖5. AWG 用戶界面，其中顯示了用來選擇菜單的設置欄。