摘要: 在歷史上人們一直使用多種專用信號源生成各種波形提供來自沒有上市的或很難獲得的元器件的信號。
這要求購買和維護單獨的專用信號源甚至要求為某個項目定制設計或修改信號源。隨著數字取樣技術和數字串
行處理技術的出現可以只通過一部信號源儀器--任意波形發生器生成要求的幾乎任何類型的信號。新的任
意波形發生器使得電子設計工程師能夠通過提供了高信號頻率、高保真度信號復現能力和穩定時鐘的通用信號源
滿足模擬和嵌入式處理器應用的需求。
I. 引言
在電子產品設計和生產過程中，必需測試復雜的電路或子系統其通常要求從沒有上市的或很難獲得的元器件或傳感器中提供額外的信號。這些信號既可以是簡單的音頻頻率或時鐘信號也可以是復雜的串行數據流或碰撞過程中安全氣囊傳感器發出的信號。生成和模擬這些信號的信號源已經出現了許多年的時間但最近其發展步伐非常快。
在歷史上生成各種波形的任務一直由單獨的專用信號源完成包括純粹的音頻正弦波發生器直到幾千兆赫的RF
信號發生器。用戶通常必須為特定項目定制設計或修改信號源現在數字取樣技術和數字信號處理技術的出現實現了一個解決方案可以通過一部儀器-任意波形發生器滿足幾乎任何類型的信號發生需求。
II. 彌補市場空白
任意波形發生器可以分成任意波形/ 函數發生器或任意波形發生器。任意波形/ 函數發生器以非常高的精度和穩定性提供了典型的正弦波、方波或其它常用波形同時提供了基本任意波形有時還會提供脈沖發生功能。相比之下任意波形發生器可以提供范圍廣泛的更加復雜的波形變通方案。但是如下面所示在這兩類儀器之間有一片空白目前客戶沒有任何方案可以選擇而是要購買多種產品而且沒有哪一種產品能夠滿足整個需求。
任意波形發生器的應用多種多樣范圍廣泛。任意波形發生器的一個優點是它可以在測試過程中代替沒有提供的“實際”信號源。
有時用戶會使用
示波器采集實際信號從可以復制的地方下載到發生器的存儲器中。任意波形發生器還可以使用被測設備預計會在實際環境中遇到的異常和不理想特點增強理想信號。任意波形發生器還特別適合生成由復雜的和/或高帶寬信號組成的長序列如測試頻率捷變脈沖壓縮雷達要求的信號。需要的信號復雜程度較低的用戶一般使用任意波形/ 函數發生器但這些用戶在使用這些設備時通常會遇到許多令人沮喪的情況。
III. 市場挑戰
盡管不一定需要高端任意波形發生器但任意波形/函數發生器用戶擁有某些必須滿足的關鍵需求以完成設計、檢驗或制造測試工作。現有任意波形/ 函數發生器令人沮喪的一個常見問題是其操作很難學習容易忘，
液壓萬能試驗機導致生產效率差。學校和大學也非常重視簡便易用性，學生通常只會使用儀器一次希望從試驗中學到相應的知識。如果學習儀器操作就需要很長的時間那么這個目的無疑會大打折扣。
最近的行業調查已經確定了許多關鍵客戶要求概括如下：
必須提供完全正確的信號提供圖形表示確認設置正確
易學易用可以簡便地了解機器的當前狀況/ 設置
基于成本/ 效益的合理價格
頻率范圍大
與頻率穩定性相適應的連接器布局
故障率低
通過遠程接口支持當前標準如USB 和/ 或LAN
客戶還看重體積小因為用戶的工作臺通常非常擁擠信號源一般與其它測試設備一起使用如示波器、電壓表、
頻譜分析儀和電源。
IV. 性能價格比考慮因素
速度更高的CMOS和DAC設備的出現推動著性能要求不斷提高因此信號發生器必須擁有更高的取樣速率和信號帶寬、更精細的頻率設置分辨率、靈活的調制功能、上升時間和下降時間更短的脈沖及更高的信號純度。例
如大多數嵌入式處理器應用都使用50 MHz 以上的頻率有時會高達200 MHz 或更高。
任意波形/ 函數發生器多年來一直是以“經濟的”價位提供的它們與通常一起使用的便攜式數字示波器大體相當。但是市場上存在著一些明顯的性能價格比空白區域。有許多任意波形/ 函數發生器涵蓋了10 - 100 MHz的頻率范圍及100 MS/s - 200 MS/s 的取樣速率但在超出這些范圍時用戶則被迫使用更加昂貴的多種單一功能產品如RF 信號發生器和脈沖發生器。
V. 迎接挑戰
現在泰克全新的儀器系列已經解決了這些缺點其通過前所未有的性能增加了明顯的價值有效地彌補了市場
空白。
泰克新推出的AGF3000 系列面向的是使用一個或多個信號輸入和各種波形、以高達240 MHz 的頻率測試電路
生成高達2 GS/s的任意波形需要高達1ppm的時鐘穩定性希望直觀易用的圖形用戶界面的工程師。很明顯對要求1000 MS/s 或更高取樣速率的信號應用AFG3000系列可以較當前高性能儀器節約最多75% 的成本。
高性能、緊湊性和經濟的價格組合的關鍵是一種稱為GoC (芯片上發生器) 的新型ASIC它把直接數字合成電路、2 GS/s數字/ 模擬轉換器、波形存儲器、調制、突發和掃描電路組合到一塊0.18μm CMOS 芯片上。
除高輸出頻率、快速取樣時鐘和高速脈沖波形外新儀器還可以獨立調節脈沖波形的前沿和后沿速度。這特別適合檢定轉換速率不對稱的半導體和放大器。
基于大型彩色LCD 顯示器的圖形用戶界面使儀器使用起來非常簡便特別是對使用頻率不高的用戶。用戶可以一目了然地查看相關儀器設置并以圖形方式確認希望的波形。
USB 連接通過USB 優盤在信號源、PC 和示波器之間提供了方便的儀器控制和波形傳送功能使AFG3000 的波形存儲容量擴展到幾乎沒有上限。
計算機、通信和消費品行業中的客戶通常需要兩個、有時會需要兩個以上的信號仿真數據和時鐘、模擬和二進制控制信號或多個傳感器信號。這些用戶希望同一部儀器中擁有第二條通道。新型發生器擁有同類儀器中最低的厚度可以放在擁擠的測試臺上。在需要兩個或兩個以上的信號時由于同一部儀器中提供了第二條通道因此可以進一步節約空間。
由于同類中最大的顯示器及直觀的用戶界面AFG3000 操作學習起來非常容易工程師可以把重點放在設計任務上改善產品開發周期而不是把時間放在學習怎樣使用儀器上。最后ArbExpress 2.0 軟件把簡便易用性擴展到任意波形的創建和編程中。ArbExpress 無縫傳送MatLab 文件和示波器數據消除了麻煩的轉換和修改工作。它還允許使用基于解釋程序的邏輯和各種函數輕松構建公式。
VI. 滿足未來需求
這些新型發生器使得電子設計工程師能夠通過通用信號源滿足模擬和嵌入式處理器應用需求提供高信號頻率、
高保真度信號復現能力和穩定的時鐘。脈沖、函數和波形生成功能相結合使其成為各種當前應用和未來應用的最優解決方案。
