一提到電子測量，可能進入人們腦海的第一個東西是采集儀器，其通常是示波器或邏輯分析儀。但是，只有在能夠采集某類信號時，這些工具才能進行測量。在許多情況下，這些信號是沒有的，除非在外部提供信號。

例如，應力測量放大器不生成信號，而只是提高其從傳感器中收到的信號功率。類似的，數字地址總線上的復用器也不發起信號，而是引導來自計數器、寄存器和其它單元的信號流量。但不可避免的是，必需在連接饋電的電路之前測試放大器或復用器。為使用采集儀器測量這些器件的行為，您必須在輸入上提供激勵信號。

再舉一個例子，工程師必須檢定新出現的電路，保證新硬件在全系列操作范圍及之上的范圍內滿足設計規范，這稱為余量測試或極限測試。這一測量任務要求完整的解決方案，這個解決方案要能夠生成信號及進行測量。數字電路的檢定系列工具與模擬/ 混合信號電路不同，但這兩者都必須包括激勵儀器和采集儀器。

信號發生器或信號源是與采集儀器配套使用的激勵源，構成了完整測量解決方案的兩個單元。這兩個工具接在被測器件(DUT) 的輸入端子和輸出端子上，如圖1 所示。在各種配置中，信號發生器可以以模擬波形、數字數據碼型、調制、故意失真、噪聲等形式提供激勵信號。為進行有效的設計、檢定或調試測量，應同時考慮解決方案中的這兩個單元。

圖1. 大多數測量要求使用由信號發生器及采集儀器配套組成的解決方案。觸發連接簡化了DUT 輸出信號的捕獲工作。

本文的目的是解釋信號發生器、其對整體測量解決方案的作用以及其應用。了解各種類型的信號發生器及其功能對研究人員、工程師或技術人員的工作至關重要。選擇適當的工具可以讓工作更簡便，幫助您生成快速可靠的結果。在看完本讀物后，您將能夠：

• 描述信號發生器的工作方式
• 描述電子波形類型
• 描述混合信號發生器和邏輯信號源之間的區別
• 了解基本信號發生器控制功能
• 生成簡單的波形

如果您需要其它協助或有與本文中的資料有關的任何意見或問題，請與泰克代表聯系，或訪問網址：

信號發生器 | Tektronix?www.tek.com.cn

信號發生器

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。

基本信號發生器應用

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：

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。

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。

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。

信號發生技術

可以通過多種方式，使用信號發生器創建波形。選擇的方法取決于提供的與DUT 有關的信息及其輸入要求；是否需要增加失真或錯誤信號及其它變量。現代高性能信號發生器為生成波形至少提供了三種方式：

• 創建：全新的電路激勵和測試信號
• 復制：合成沒有提供的實際環境信號 ( 從示波器或邏輯分析儀中捕獲)
• 生成：理想的或極限測試的參考信號，適用于特定容限的行業標準

了解波形

波形特點

“波”可以定義為在某個時間間隔上重復的變化量值的模式。波具有共同的特點，如聲波、腦電波、海浪、光波、電壓波等等。所有這些都是定期重復的現象。

信號發生器通常生成以可控方式重復的電( 一般是電壓) 波。每個完整重復的波形是一個“周期”。波形是以圖形方式表示波的活動，即隨時間變化情況。電壓波形是典型的Cartesian圖，橫軸是時間，豎軸是電壓。注意，某些儀器可以捕獲或生成電流波形、功率波形或其它波形。在本文中，我們將主要介紹傳統電壓隨時間變化的波形。

幅度, 頻率和相位

波形有許多特點，但主要屬性與幅度、頻率和相位有關：

• 幅度：衡量波形電壓“強度”的指標。幅度在 AC信號中一直變化。信號發生器可以設置電壓范圍，如-3 V 到+3 V。這將生成在兩個電壓值之間波動的信號，變動速率取決于波形和頻率。
• 頻率：整個波形周期發生的速率。頻率的單位是赫茲(Hz)，原來稱為每秒周期數。頻率與波形周期( 或波長) 成反比，后者是衡量相鄰波上兩個類似波峰之間距離的指標。頻率越高，周期越短。
• 相位：在理論上，相位是波形周期相對于 0 度點的位置。在實踐中，相位是周期相對于參考波形或時點的位置

圖4. 相移( 也稱為延遲) 描述了兩個信號之間的定時差。相位通常用度表示，如圖所示，但在某些情況下用時間值表示要更合適。

正弦波可以最好地解釋相位。正弦波的電壓電平在數學上與圓周移動有關。與整個圓一樣，正弦波的一個周期會經過360 度。正弦波的相角描述了周期經過的時間。

兩個波形可以有完全相同的頻率和幅度，但相位不同。相移也稱為延遲，描述了兩個類似的信號之間的定時差，如圖4 所示。相移在電子器件中十分常見。波形的幅度、頻率和相位特點是信號發生器用來優化幾乎任何應用的波形的構件。此外，還有其它參數進一步定義了信號，在許多信號發生器中，這些參數也作為受控變量實現。

上升時間和下降時間

邊沿轉換時間也稱為上升時間和下降時間，其特點通常與脈沖和方波有關。它們用來衡量信號邊沿從一種狀態轉換成另一種狀態所需的時間。在現代數字電路中，這些值通常很低，只有幾納秒、甚至更低。

圖5. 基本脈沖特點

上升時間和下降時間都在轉換前和轉換后10% 與90% 的靜態電壓電平之間測得( 有時也使用20% 和80% 這兩個點)。圖5 說明了一個脈沖及與其相關的部分特點。這是在相對于進入信號頻率采樣率很高時，示波器上看到的脈沖。在采樣率較低時，同一波形看上去要“方”得多。在某些情況下，生成的脈沖的上升時間和下降時間必需獨立變化，如在使用生成的脈沖，測轉換速率不對稱的放大器，或控制激光點焊槍的冷卻時間時。

脈寬

脈寬是脈沖前沿和后沿之間經過的時間。注意，“前沿”適用于正向沿或負向沿，“后沿”亦然。換句話說，這些術語說明了一定周期內事件發生的順序；脈沖的極性不影響其前沿或后沿狀態。在圖5 中，正向沿是前沿。脈寬指標表示了前沿和后沿50% 幅度點之間的時間。

另一個術語是“占空比”，用來描述脈沖的高低( 開/關) 時間間隔。圖5 中的實例表示50% 的占空比。相比之下，如果一個循環的周期是100 ns，其活動的高( 開) 電平持續60 ns，那么其占空比為60%。

舉一個形象的占空比實例，想象一下有一個激勵器在每次一秒鐘的突發活動之后必須休息三秒鐘，以防止發動機過熱。激勵器每四秒休息三秒，那么占空比為25%。

圖6. 偏置電壓描述了同時包含AC 值和DC 值的信號中的DC 成分。

圖7. 單端和差分信號

偏置

并不是所有信號的幅度變化都以接地(0 V) 參考為中心。“偏置” 電壓是電路接地和信號幅度中心之間的電壓。事實上，偏置電壓表示同時包含AC 值和DC值的信號的DC 成分，如圖6 所示。

差分信號與單端信號

差分信號使用兩條互補路徑承載數量相等、但極性相反( 相對于接地) 的同一信號副本。在信號周期推進，一條路徑的正值提高時，另一條路徑的負值會以相同程度提高。例如，如果在某個時點上的信號值在一條路徑上是+1.5 V，那么在另一條路徑上的值正好是-1.5V ( 假設兩個信號完全同相)。差分結構特別適合抑制串擾和噪聲，而只傳送有效的信號。

單端操作是一種更加常用的結構，其中只有一條路徑外加接地。圖7 說明了單端方法和差分方法。

圖8. 正弦波和衰減正弦波圖

圖8. 正弦波和衰減正弦波圖

9. 方波和矩形波

基本波

波形分成多種形狀和形式。大多數電子測量使用一個或多個下述波形，通常會增加噪聲或失真：

• 正弦波
• 方波和矩形波
• 鋸齒波和三角波
• 階躍和脈沖形狀
• 復合波

正弦波

正弦波可能是最容易辯認的波形。大多數AC 電源都產生正弦波。住宅中墻上插座以正弦波的形式傳送電源。正弦波幾乎一直用于初中教學的電氣和電子原理演示中。正弦波是基本數學函數的結果，直到360 度畫一條正弦曲線，可以得到一個確定的正弦波圖像。

衰減正弦波是電路從一個脈沖振蕩，然后隨著時間推移逐漸結束的一個特例。圖8 是正弦波和衰減正弦波推導得出的信號實例。

方波和矩形波

方波和矩形波是位于所有數字電子器件核心的基本形式，另外它們還有別的用途。方波是以相等的時間間隔在兩個固定電壓電平之間開關的電壓。它通常用來測試放大器，應能夠快速復現兩個電壓電平之間的轉換( 也就是前面所說的上升時間和下降時間)。方波為數字系統提供了理想的計時時鐘，如計算機、無線電信器件、HDTV 系統等等。

矩形波的開關特點與方波類似，但正如前面“占空比”中所說，其高低時間間隔長度不等。圖9 說明了方波和矩形波實例。

圖10. 鋸齒波和三角波圖

11. 階躍、脈沖和脈沖串形狀鋸齒波和三角波

鋸齒波和三角波的幾何形狀與它們的名字非常象。鋸齒波在每個周期中緩慢均勻地上升到峰值，然后迅速下降。三角波的上升時間和下降時間比較對稱。這些波形通常用來控制系統中的其它電壓，如模擬示波器和電視。圖10 是鋸齒波和三角波實例。

階躍和脈沖形狀

“階躍”是電源開關已經打開、但電壓突然變化的波形。“脈沖”與矩形波有關。與矩形波一樣，它是由先開后關或先關后開在兩個固定電壓電平之間產生的。脈沖本身是二進制信號，因此是在數字系統中傳送信息( 數據) 的基本工具。脈沖可能表示穿過計算機的一個信息比特。一起傳送的脈沖集合構成了一個脈沖串。同步的一組脈沖串( 可以以并行方式傳輸或以串行方式傳輸) 構成了一個數字碼型。圖11 是階躍、脈沖形狀和脈沖串的實例。

注意，盡管數字數據名義上由脈沖、矩形波和方波組成，但實際環境中的數字波形表現出更圓的角和更斜的邊沿。

有時，電路異常事件會自然而然地產生脈沖。通常情況下，這些瞬態信號會不定期地發生，必須使用“毛刺”進行描述。數字調試的挑戰之一是把毛刺脈沖與有效但較窄的數據脈沖分開。某些類型的信號發生器的優勢之一是能夠在脈沖串中任何地方增加毛刺。

圖12. 幅度調制圖

13. 頻移鍵控(FSK) 調制

復合波

在運行的電子系統中，波形很少會象上面介紹的課本中所示的實例那樣。某些時鐘和載波信號很純，但大多數其它波形會表現出某些不想要的失真( 分布式電容、串擾等電路現象的產物) 或故意調制。某些波形甚至可能會包括正弦波、方波、階躍和脈沖等要素。

復合波包括：

• 模擬調制 , 數字調制 , 脈寬調制
• 正交調制信號
• 數字碼型和格式
• 偽隨機碼流和字流

信號調制

在被調制信號中，幅度、相位和/ 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。復現波形可能是一個挑戰，除非有專門配備的信號發生器。模擬調制。幅度調制(AM) 和頻率調制(FM) 最常用于廣播通信中。調制信號隨載波幅度和/ 或頻率變化。在接收端，解調電路理解幅度和/ 或頻率變化，從波中提取內容。相位調制(PM) 調制載波波形的相位、而不是頻率，以嵌入內容。圖12 說明了模擬調制實例。

數字調制。與其它數字技術一樣，數字調制基于兩種狀態，允許信號表示二進制數據。在幅移鍵控(ASK) 中，數字調制信號導致輸出頻率在兩個幅度之間開關；在頻移鍵控(FSK) 中，載波在兩個頻率( 中心頻率和偏置頻率) 之間開關；在相移鍵控(PSK) 中，載波在兩個相位設置之間開關。在PSK 中，通過發送與以前信號相位相同的信號，來提供比特“0”，而比特“1”則通過發送相位相反的信號進行表示。

脈寬調制(PWM) 是另一種常用的數字格式；它通常用于數字音頻系統中。顧名思義，它只適用于脈沖波形。通過PWM，調制信號導致脈沖的活動脈寬 ( 前面介紹的占空比) 變化。圖13 說明了數字調制實例。

圖14. 正弦波頻率掃描。

圖15. 正交調制。

頻率掃描

測量電子器件的頻率特點要求“掃描”正弦波，其會在一段時間內改變頻率。頻率變化以線性方式發生，單位為“每秒赫茲”，或以對數方式發生，單位為“每秒倍頻程”。高級掃描發生器支持掃描序列，并可以選擇開始頻率、保持頻率、停止頻率和相關時間。信號發生器還提供與掃描同步的觸發信號，控制示波器，測量器件的輸出響應。

正交調制。當前數字無線通信網絡是在正交(IQ) 調制技術基礎上構建的。兩個載波是同相(I) 波形和正交相位(Q) 波形，其中Q 波形相對于“I”波形整整延遲90 度，這兩個波形進行調制，生成四種信息狀態。兩個載波組合在一起，通過一條通道傳輸，然后在接收端分開和解調。IQ 格式提供的信息要遠遠高于其它模擬和數字調制形式：它提高了系統的有效帶寬。圖15 說明了正交調制。

數字碼型和格式

數字碼型由多條同步的脈沖流組成，脈沖流由寬8 位、12 位、16 位或16 位以上的數據“字”組成。數字碼型發生器是一種信號發生器，它專門通過并行輸出為數字總線和處理器提供數據字。這些碼型中的字以穩定的周期步調傳輸，每個周期中每個位的活動取決于選擇的信號格式。格式影響著構成數據流的周期內部的脈沖寬度。

下面的列表概括了最常用的格式。在前三種格式解釋中，我們假設周期從二進制“0”值開始，即低邏輯電壓電平。

• 非歸零 (NRZ)：在周期中發生有效位時，波形開關到“1”，并保持這個值，直到下一個周期邊界。
• 延遲非歸零 (DNRZ)：與 NRZ 類似，但波形在指定延遲時間后開關到“1”。
• 歸零 (RZ)：在存在有效位時，波形開關到“1”，然后在同一周期內開關回到“0”。
• 歸一 (R1)：事實上是 RZ 的倒數。與這一列表中的其它格式不同，R1 假設周期從“1”開始，然后在位有效時開關到“0”，然后在周期結束前開關回到“1”。

碼流

偽隨機碼流(PRBS) 和偽隨機字流(PRWS) 的存在構成了數字計算機的天生局限：它們不能生成真正隨機的數字。但是，隨機事件在數字系統中可能也會帶來好處。例如，完全“干凈的”數字視頻信號在本應平滑的表面可能有討厭的鋸齒線和明顯的輪廓。增加控制數量的噪聲可以在不損害底層信息的基礎上，隱藏這些人工信號。

為創建隨機噪聲，數字系統會生成一條數字流，盡管這些數字遵循可以預測的數學模式，但其具有隨機效應。這些“偽隨機”數字實際上是一個以隨機速率重復的序列集，結果是PRBS。偽隨機字流定義了怎樣在信號發生器并行輸出中表示多條PRBS 流。在測試串行器或復用器時，通常使用PRWS。這些單元把PRWS 信號重組成串行偽隨機碼流。

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

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：

• 正弦波
• 方波
• 三角波
• 掃描
• 脈沖
• 鋸齒波
• 調制
• 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16. 任意波形/ 函數發生器的結構( 簡圖)。

圖16. 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16 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 (D) 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D 相位寄存器。相位累加器D 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，D 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2D 增量，創建一個周期。電路將保持在這一頻率，直到D 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17. ( 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。

圖18. 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17 ( 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17 ( 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。圖18 是實現這些操作的AWG 簡化的方框圖。

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19. 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。

Level Control ( 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。

圖20. AWG 用戶界面，其中顯示了用來選擇菜單的設置欄。

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20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。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的verilog设计简易正弦波信号发生器_信号发生器入门手册-白皮书 （上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。