摘要: 在歷史上人們一直使用多種專(zhuān)用信號(hào)源生成各種波形提供來(lái)自沒(méi)有上市的或很難獲得的元器件的信號(hào)。
這要求購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)單獨(dú)的專(zhuān)用信號(hào)源甚至要求為某個(gè)項(xiàng)目定制設(shè)計(jì)或修改信號(hào)源。隨著數(shù)字取樣技術(shù)和數(shù)字串
行處理技術(shù)的出現(xiàn)可以只通過(guò)一部信號(hào)源儀器--任意波形發(fā)生器生成要求的幾乎任何類(lèi)型的信號(hào)。新的任
意波形發(fā)生器使得電子設(shè)計(jì)工程師能夠通過(guò)提供了高信號(hào)頻率、高保真度信號(hào)復(fù)現(xiàn)能力和穩(wěn)定時(shí)鐘的通用信號(hào)源
滿足模擬和嵌入式處理器應(yīng)用的需求。
I. 引言
　　在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，必需測(cè)試復(fù)雜的電路或子系統(tǒng)其通常要求從沒(méi)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(hào)。這些信號(hào)既可以是簡(jiǎn)單的音頻頻率或時(shí)鐘信號(hào)也可以是復(fù)雜的串行數(shù)據(jù)流或碰撞過(guò)程中安全氣囊傳感器發(fā)出的信號(hào)。生成和模擬這些信號(hào)的信號(hào)源已經(jīng)出現(xiàn)了許多年的時(shí)間但最近其發(fā)展步伐非�？�。
　　在歷史上生成各種波形的任務(wù)一直由單獨(dú)的專(zhuān)用信號(hào)源完成包括純粹的音頻正弦波發(fā)生器直到幾千兆赫的RF 信號(hào)發(fā)生器。用戶通常必須為特定項(xiàng)目定制設(shè)計(jì)或修改信號(hào)源現(xiàn)在數(shù)字取樣技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)解決方案可以通過(guò)一部?jī)x器-任意波形發(fā)生器滿足幾乎任何類(lèi)型的信號(hào)發(fā)生需求。
II. 彌補(bǔ)市場(chǎng)空白
　　任意波形發(fā)生器可以分成任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器或任意波形發(fā)生器。任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器以非常高的精度和穩(wěn)定性提供了典型的正弦波、方波或其它常用波形同時(shí)提供了基本任意波形有時(shí)還會(huì)提供脈沖發(fā)生功能。相比之下任意波形發(fā)生器可以提供范圍廣泛的更加復(fù)雜的波形變通方案。但是如下面所示在這兩類(lèi)儀器之間有一片空白目前客戶沒(méi)有任何方案可以選擇而是要購(gòu)買(mǎi)多種產(chǎn)品而且沒(méi)有哪一種產(chǎn)品能夠滿足整個(gè)需求。
　　任意波形發(fā)生器的應(yīng)用多種多樣范圍廣泛。任意波形發(fā)生器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以在測(cè)試過(guò)程中代替沒(méi)有提供的“實(shí)際”信號(hào)源。
　　有時(shí)用戶會(huì)使用示波器采集實(shí)際信號(hào)從可以復(fù)制的地方下載到發(fā)生器的存儲(chǔ)器中。任意波形發(fā)生器還可以使用被測(cè)設(shè)備預(yù)計(jì)會(huì)在實(shí)際環(huán)境中遇到的異常和不理想特點(diǎn)增強(qiáng)理想信號(hào)。任意波形發(fā)生器還特別適合生成由復(fù)雜的和/或高帶寬信號(hào)組成的長(zhǎng)序列如測(cè)試頻率捷變脈沖壓縮雷達(dá)要求的信號(hào)。需要的信號(hào)復(fù)雜程度較低的用戶一般使用任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器但這些用戶在使用這些設(shè)備時(shí)通常會(huì)遇到許多令人沮喪的情況。
III. 市場(chǎng)挑戰(zhàn)
　　盡管不一定需要高端任意波形發(fā)生器但任意波形/函數(shù)發(fā)生器用戶擁有某些必須滿足的關(guān)鍵需求以完成設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)或制造測(cè)試工作�，F(xiàn)有任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器令人沮喪的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是其操作很難學(xué)習(xí)容易忘，液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)效率差。學(xué)校和大學(xué)也非常重視簡(jiǎn)便易用性，學(xué)生通常只會(huì)使用儀器一次希望從試驗(yàn)中學(xué)到相應(yīng)的知識(shí)。如果學(xué)習(xí)儀器操作就需要很長(zhǎng)的時(shí)間那么這個(gè)目的無(wú)疑會(huì)大打折扣。
　　最近的行業(yè)調(diào)查已經(jīng)確定了許多關(guān)鍵客戶要求概括如下：
必須提供完全正確的信號(hào)提供圖形表示確認(rèn)設(shè)置正確
易學(xué)易用可以簡(jiǎn)便地了解機(jī)器的當(dāng)前狀況/ 設(shè)置
基于成本/ 效益的合理價(jià)格
頻率范圍大
與頻率穩(wěn)定性相適應(yīng)的連接器布局
故障率低
通過(guò)遠(yuǎn)程接口支持當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)如USB 和/ 或LAN
　　客戶還看重體積小因?yàn)橛脩舻墓ぷ髋_(tái)通常非常擁擠信號(hào)源一般與其它測(cè)試設(shè)備一起使用如示波器、電壓表、頻譜分析儀和電源。
IV. 性能價(jià)格比考慮因素
　　速度更高的CMOS和DAC設(shè)備的出現(xiàn)推動(dòng)著性能要求不斷提高因此信號(hào)發(fā)生器必須擁有更高的取樣速率和信號(hào)帶寬、更精細(xì)的頻率設(shè)置分辨率、靈活的調(diào)制功能、上升時(shí)間和下降時(shí)間更短的脈沖及更高的信號(hào)純度。例
如大多數(shù)嵌入式處理器應(yīng)用都使用50 MHz 以上的頻率有時(shí)會(huì)高達(dá)200 MHz 或更高。
　　任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器多年來(lái)一直是以“經(jīng)濟(jì)的”價(jià)位提供的它們與通常一起使用的便攜式數(shù)字示波器大體相當(dāng)。但是市場(chǎng)上存在著一些明顯的性能價(jià)格比空白區(qū)域。有許多任意波形/ 函數(shù)發(fā)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(shí)用戶則被迫使用更加昂貴的多種單一功能產(chǎn)品如RF 信號(hào)發(fā)生器和脈沖發(fā)生器。
V. 迎接挑戰(zhàn)
　　現(xiàn)在泰克全新的儀器系列已經(jīng)解決了這些缺點(diǎn)其通過(guò)前所未有的性能增加了明顯的價(jià)值有效地彌補(bǔ)了市場(chǎng)
空白。
　　泰克新推出的AGF3000 系列面向的是使用一個(gè)或多個(gè)信號(hào)輸入和各種波形、以高達(dá)240 MHz 的頻率測(cè)試電路
生成高達(dá)2 GS/s的任意波形需要高達(dá)1ppm的時(shí)鐘穩(wěn)定性希望直觀易用的圖形用戶界面的工程師。很明顯對(duì)要求1000 MS/s 或更高取樣速率的信號(hào)應(yīng)用AFG3000系列可以較當(dāng)前高性能儀器節(jié)約最多75% 的成本。
　　高性能、緊湊性和經(jīng)濟(jì)的價(jià)格組合的關(guān)鍵是一種稱(chēng)為GoC (芯片上發(fā)生器) 的新型ASIC它把直接數(shù)字合成電路、2 GS/s數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器、波形存儲(chǔ)器、調(diào)制、突發(fā)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(shí)鐘和高速脈沖波形外新儀器還可以獨(dú)立調(diào)節(jié)脈沖波形的前沿和后沿速度。這特別適合檢定轉(zhuǎn)換速率不對(duì)稱(chēng)的半導(dǎo)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(lái)非常簡(jiǎn)便特別是對(duì)使用頻率不高的用戶。用戶可以一目了然地查看相關(guān)儀器設(shè)置并以圖形方式確認(rèn)希望的波形。
　　USB 連接通過(guò)USB 優(yōu)盤(pán)在信號(hào)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(chǔ)容量擴(kuò)展到幾乎沒(méi)有上限。
　　計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)品行業(yè)中的客戶通常需要兩個(gè)、有時(shí)會(huì)需要兩個(gè)以上的信號(hào)仿真數(shù)據(jù)和時(shí)鐘、模擬和二進(jìn)制控制信號(hào)或多個(gè)傳感器信號(hào)。這些用戶希望同一部?jī)x器中擁有第二條通道。新型發(fā)生器擁有同類(lèi)儀器中最低的厚度可以放在擁擠的測(cè)試臺(tái)上。在需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)時(shí)由于同一部?jī)x器中提供了第二條通道因此可以進(jìn)一步節(jié)約空間。
　　由于同類(lèi)中最大的顯示器及直觀的用戶界面AFG3000 操作學(xué)習(xí)起來(lái)非常容易工程師可以把重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)任務(wù)上改善產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期而不是把時(shí)間放在學(xué)習(xí)怎樣使用儀器上。最后ArbExpress 2.0 軟件把簡(jiǎn)便易用性擴(kuò)展到任意波形的創(chuàng)建和編程中。ArbExpress 無(wú)縫傳送MatLab 文件和示波器數(shù)據(jù)消除了麻煩的轉(zhuǎn)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(shù)輕松構(gòu)建公式。
VI. 滿足未來(lái)需求
　　這些新型發(fā)生器使得電子設(shè)計(jì)工程師能夠通過(guò)通用信號(hào)源滿足模擬和嵌入式處理器應(yīng)用需求提供高信號(hào)頻率、
高保真度信號(hào)復(fù)現(xiàn)能力和穩(wěn)定的時(shí)鐘。脈沖、函數(shù)和波形生成功能相結(jié)合使其成為各種當(dāng)前應(yīng)用和未來(lái)應(yīng)用的最優(yōu)解決方案。