摘要: 在歷史上人們一直使用多種專(zhuān)用信號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。
這要求購買(mǎi)和維護單獨的專(zhuān)用信號源甚至要求為某個(gè)項目定制設計或修改信號源。隨著(zhù)數字取樣技術(shù)和數字串
行處理技術(shù)的出現可以只通過(guò)一部信號源儀器--任意波形發(fā)生器生成要求的幾乎任何類(lèi)型的信號。新的任
意波形發(fā)生器使得電子設計工程師能夠通過(guò)提供了高信號頻率、高保真度信號復現能力和穩定時(shí)鐘的通用信號源
滿(mǎn)足模擬和嵌入式處理器應用的需求。
I. 引言
　　在電子產(chǎn)品設計和生產(chǎn)過(guò)程中，必需測試復雜的電路或子系統其通常要求從沒(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。這些信號既可以是簡(jiǎn)單的音頻頻率或時(shí)鐘信號也可以是復雜的串行數據流或碰撞過(guò)程中安全氣囊傳感器發(fā)出的信號。生成和模擬這些信號的信號源已經(jīng)出現了許多年的時(shí)間但最近其發(fā)展步伐非常快。
　　在歷史上生成各種波形的任務(wù)一直由單獨的專(zhuān)用信號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 信號發(fā)生器。用戶(hù)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(shù)和數字信號處理技術(shù)的出現實(shí)現了一個(gè)解決方案可以通過(guò)一部?jì)x器-任意波形發(fā)生器滿(mǎn)足幾乎任何類(lèi)型的信號發(fā)生需求。
II. 彌補市場(chǎng)空白
　　任意波形發(fā)生器可以分成任意波形/ 函數發(fā)生器或任意波形發(fā)生器。任意波形/ 函數發(fā)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(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(hù)沒(méi)有任何方案可以選擇而是要購買(mǎi)多種產(chǎn)品而且沒(méi)有哪一種產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足整個(gè)需求。
　　任意波形發(fā)生器的應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)是它可以在測試過(guò)程中代替沒(méi)有提供的“實(shí)際”信號源。
　　有時(shí)用戶(hù)會(huì )使用示波器采集實(shí)際信號從可以復制的地方下載到發(fā)生器的存儲器中。任意波形發(fā)生器還可以使用被測設備預計會(huì )在實(shí)際環(huán)境中遇到的異常和不理想特點(diǎn)增強理想信號。任意波形發(fā)生器還特別適合生成由復雜的和/或高帶寬信號組成的長(cháng)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(hù)一般使用任意波形/ 函數發(fā)生器但這些用戶(hù)在使用這些設備時(shí)通常會(huì )遇到許多令人沮喪的情況。
III. 市場(chǎng)挑戰
　　盡管不一定需要高端任意波形發(fā)生器但任意波形/函數發(fā)生器用戶(hù)擁有某些必須滿(mǎn)足的關(guān)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(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)習容易忘，液壓萬(wàn)能試驗機導致生產(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中學(xué)到相應的知識。如果學(xué)習儀器操作就需要很長(cháng)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)調查已經(jīng)確定了許多關(guān)鍵客戶(hù)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(xué)易用可以簡(jiǎn)便地了解機器的當前狀況/ 設置
基于成本/ 效益的合理價(jià)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(guò)遠程接口支持當前標準如USB 和/ 或LAN
　　客戶(hù)還看重體積小因為用戶(hù)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(jià)格比考慮因素
　　速度更高的CMOS和DAC設備的出現推動(dòng)著(zhù)性能要求不斷提高因此信號發(fā)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(shí)間和下降時(shí)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(shí)會(huì )高達200 MHz 或更高。
　　任意波形/ 函數發(fā)生器多年來(lái)一直是以“經(jīng)濟的”價(jià)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(chǎng)上存在著(zhù)一些明顯的性能價(jià)格比空白區域。有許多任意波形/ 函數發(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(hù)則被迫使用更加昂貴的多種單一功能產(chǎn)品如RF 信號發(fā)生器和脈沖發(fā)生器。
V. 迎接挑戰
　　現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(shí)鐘穩定性希望直觀(guān)易用的圖形用戶(hù)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(jīng)濟的價(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它把直接數字合成電路、2 GS/s數字/ 模擬轉換器、波形存儲器、調制、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(chēng)的半導體和放大器。
　　基于大型彩色LCD 顯示器的圖形用戶(hù)界面使儀器使用起來(lái)非常簡(jiǎn)便特別是對使用頻率不高的用戶(hù)。用戶(hù)可以一目了然地查看相關(guān)儀器設置并以圖形方式確認希望的波形。
　　USB 連接通過(guò)USB 優(yōu)盤(pán)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(méi)有上限。
　　計算機、通信和消費品行業(yè)中的客戶(hù)通常需要兩個(gè)、有時(shí)會(huì )需要兩個(gè)以上的信號仿真數據和時(shí)鐘、模擬和二進(jìn)制控制信號或多個(gè)傳感器信號。這些用戶(hù)希望同一部?jì)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試臺上。在需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號時(shí)由于同一部?jì)x器中提供了第二條通道因此可以進(jìn)一步節約空間。
　　由于同類(lèi)中最大的顯示器及直觀(guān)的用戶(hù)界面AFG3000 操作學(xué)習起來(lái)非常容易工程師可以把重點(diǎn)放在設計任務(wù)上改善產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期而不是把時(shí)間放在學(xué)習怎樣使用儀器上。最后ArbExpress 2.0 軟件把簡(jiǎn)便易用性擴展到任意波形的創(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(mǎn)足未來(lái)需求
　　這些新型發(fā)生器使得電子設計工程師能夠通過(guò)通用信號源滿(mǎn)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(shí)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(lái)應用的最優(yōu)解決方案。