信号发生器选型方案

信号发生器选型方案2010-05-2617:33摘要：本文主要从信号发生器的概念、分类、波形特征、技术指标等方面论述信号发生器的相关知识和选型常识。信号发生器诞生开始，就在电子测试、电子设计、模拟仿真工作中，扮演着一个很重要的角色，极大加快了电子测试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。一、信号发生器的基本概念信号发生器，顾名思义就是能够产生各种测量信号的来源，也称为信号发生器、信号振荡器等。它主要作为激励信号或仿真信号，广泛应用在航空航天、国防电子、电力电子、电子设计、生物医疗、环保、机械运动、新型材料等各个领域。二、信号发生器分类信号发生器发展到今天，它的涵盖范围已非常广。我们可以按照频率范围对它进行分类：超低频（0.1m～1kHz）、音频（20Hz～20kHz）、视频（20kHz～10MHz）、射频及高频（200k～3000MHz）、微波（≥3000MHz）、光波信号发生器等；按工作原理可以分为：LC源、锁相源、合成源等。通常分类是按照产生信号产生的波形特征来划分：音频信号发生器（AG）、函数信号发生器（FG）、功率函数发生器（PFG）、脉冲信号发生器（PG）、任意函数发生器（AFG）、任意波形发生器（AWG）、标准高频信号发生器（SG）、射频信号发生器（RG）、电视信号发生器（TVSG）、噪声信号发生器（Noise）、调制信号发生器（MSG）、数字信号发生器(DG)等，这种分类几乎覆盖了航空航天、电子、电力等领域的每一个角落。由于篇幅有限，本文重点讲述以下常用的几种信号发生器，例：PG、FG、AFG等。三、常见信号波形和特性信号发生器与示波器一样，它们的技术指标都离不开信号的波形特征，不同的是信号发生器产生波形，而示波器是采集并再现波形。对于常见信号波形有：正弦波、方波、锯齿波、三角波、脉冲波、调制信号波形等。信号的波形特征主要描述在以下几个方面：3.1常见信号波形特征3.2波形特性（见图1）幅度（Amplitude):衡量波形电压强度指标，交流信号中幅度随时间连续不断地变化。频率（Frequency):描述波形的周期在一秒内重复的次数，单位为赫兹（Hz）。相位(Phase)：指波形的某一个周期起始点相应于参考波形或某一时间点的位置。3.3脉冲特性（见图2）上升/下降时间(Rise/Falltime):即信号边沿转换时间，通常与脉冲波和方波信号有关。脉宽(PulseWidth):脉冲信号在高电压的持续时间。一般测量时，以满电压的50%作为测四、任意波形发生器（AFG）相关技术指标一般来说，任意波形发生器（AFG）可提供12种标准函数波形、脉冲波形、调制波形、扫频和突发信号等，同时可快速编辑任意波形，在中档信号发生器中极具代表性，是一种革命性的数字产品。它的基本技术指标与其他的信号发生器指标相同，但也有特殊的要求。下面就任意波形发生器（AFG）相关性能指标进行了说明：带宽(Fw)：带宽是所有测量交流仪器必须考虑的技术指标，指仪器输出或能测量的信号幅度衰减-3dB处的最高频率。输出幅度（Vpp）：信号发生器输出信号的电压范围，一般表示为峰-峰值。输出通道（CH）：信号发生器对外界输出的通道数量。垂直分辨率（DAC）：垂直分辨率与仪器数模转换的二进制字长度（单位：位）有关，位越多，分辨率越高。数模转换的垂直分辨率决定复现波形的幅度精度和失真。分辨率不足的数模转换会导致量化误差，导致波形生成不理想。水平分辨率（HA）：水平分辨率表示创建波形可以使用的最小时间增量。一般来说，使用下面公式计算：T=1/F（T是定时分辨率，单位为秒，F是采样率）。存储深度（Wsiz）：存储深度与时钟频率一起使用，确定波形的点数。存储深度决定着可以存储的最大样点数量。每个波形的样点占用一个存储器位置。每个位置等于当前时钟频率下采样间隔的时间。大的存储深度，可以建立更多周期的希望波形，能创建更好的波形细节。采样速率（fs）：采样速率通常用每秒兆样点或千兆样点表示，表明仪器可以运行的最大时钟或采样速率。采样速率影响主要输出信号的频率带宽和保真度，公式如下：信号输出频率带宽=采样速率÷存储深度，即Fw=fs÷Wsize当然，各种信号发生器的性能指标和选择参数都不会完全相同，但是在使用信号发生器时，以上的几个指标在选型时您必须尽量考虑，才能满足您的要求。五、如何选择信号发生器1．在选择信号发生器之前，应该明确需要的波形：函数波形、脉冲波形，还是其他的特殊波形等。2.了解您所需要的信号频率、幅度、相位、占空比等这些波形基本参数。3．信号发生器的性能能否提供您所需要的信号？它们的精度怎样？稳定性如何？4.选择信号发生器同步输出通道数量，以便在同一时序下输出不同幅度、频率和相位的信号。5.考虑波形编辑能力。信号发生器波形编辑能力主要表现在以下几个方面：①面板按键直接编辑设置；②计算机通信软件编辑能力，一般通过通信接口传输（例如RS232，GPIB，USB等接口），此时信号发生器在通信接口基础上软件的编辑功能尤其重要③波形直接下载功能（例如通过示波器等采集仪器），把捕捉到的现场波形，直接传输到信号发生器内仿真输出等。六、结束语总的来说，了解信号发生器不是一朝一夕的事情，需要长时间经验的积累和应用，才能在使用信号发生器的时候达到事半功倍的效果。