傳統函數發生器的主要指標和新近研發的任意波形發生器的主要指標有一些不同,我們這里分別介紹一下。
一、普通函數發生器的主要指標:
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,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,某函數發生器產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,即最小可調頻率分辨率,也就是創建波形時可以使用的最小時間增量。
頻率準確度
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確度只有1%,而采用內部高穩定晶體振蕩器的頻率準確度可以達到108~1010。例如,某信號源的頻率準確度為1ppm。
頻率穩定度
頻率穩定度是指外界環境不變的情況下,在規定時間內,信號發生器輸出頻率相對于設置讀數的偏差值的大小。頻率穩定度一般分為長期頻率穩定度(長穩)和短期頻率穩定度(短穩)。其中,短期頻率穩定度是指經過預熱后,15分鐘內,信號頻率所發生的最大變化;長期頻率穩定度是指信號源經過預熱時間后,信號頻率在任意三小時內所發生的最大變化。
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,低頻信號發生器的輸出阻抗通常為600Ω,高頻信號發生器通常只有50Ω,電視信號發生器通常為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,信號發生器的輸出幅度讀數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、任意波發生器的主要指標:
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,表明了儀器可以運行的最大時鐘或取樣速率。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定,取樣頻率或時鐘速率必須至少是生成的信號中最高頻譜成分的兩倍,以保證精確的復現。
存儲深度(記錄長度)
存儲深度是指用來記錄波形的數據點數,它決定著波形數據的最大樣點數量(相當于時間)。每個波形樣點占用一個存儲器位置,每個位置等于當前時鐘頻率下取樣間隔時間。任意波形發生器的帶寬是由任意波發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最小電壓增量,也就是儀器數模轉換器的二進制字寬度,單位為位,它規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的二進制字長度有關,位越多,分辨率就越高。
信號源的主要功能
一臺功能較強的信號源,還有信號調制、頻率掃描、TTL同步輸出、參考時鐘輸出、Burst及頻率計
信號調制功能:信號調制是指被調制信號中,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、到數據、到視頻的任何信號。信號調制可分為模擬調制和數字調制兩種,其中模擬調制,如幅度調制(AM)和頻率調制(FM)最常用于廣播通信中,而數字調制基于兩種狀態,允許信號表示二進制數據。
頻率掃描功能:測量電子設備的頻率特點要求“掃描”正弦波,其會在一段時間內改變頻率。一般分成線性(Lin)掃頻及對數(Log)掃頻;高級信號發生器支持掃頻功能,而且可以選擇開始頻率、保持頻率、停止頻率和相關時間,有些信號發生器還提供與掃頻同步的觸發信號。
TTL同步輸出功能: 一般信號源輸出的TTL同步信號是方波經三極管電路轉成的,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,以保證觸發同步。
參考時鐘輸出功能:TTL同步輸出只能保證觸發同步,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計的,一般參考時鐘輸出頻率較穩定的方波信號。
Burst功能: 類似One Shot功能,輸入一個TTL信號,則可讓信號源產生一個周期的信號輸出,設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數碼管或LCD液晶顯示頻率,其與頻率計電路是重疊的。
信號發生器是基礎的通用儀器之一,是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具,在許多領域都有廣泛的應用。本文介紹了函數信號發生器的基礎知識,為您的選型和概念的了解提供方便。我們選購時除關心信號源的基本指標外,還需要關心他的高級功能,如波形編輯和下載功能,和計算機的通訊能力,幾臺信號發生器的同步能力等等。根據工程師自己的應用需要,選擇合適的信號發生器,為工程師的設計進行全面,真實的測試,對自己研發的產品更有信心。
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