從函數(shù)發(fā)生器更多獲益的 8 項提示

　　軟件，微處理器和顯示技術(shù)的進步擴展了現(xiàn)代函數(shù)發(fā)生器的能力。最新型號的函數(shù)發(fā)生器能產(chǎn)生各種信號， 包括常用波形，任意波形和復(fù)雜的調(diào)制波形。許多儀器用直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS）產(chǎn)生穩(wěn)定、精確、純凈和低失真的正弦波輸出。DDS也用于產(chǎn)生具有快上升和下降時間的方波。

　　函數(shù)發(fā)生器的其它能力使您能更靈活地測試器件。這篇應(yīng)用指南中的各項提示將幫助您更好利用函數(shù)／任意波形發(fā)生器的種種優(yōu)點， 從而更好和更容易地完成您的任務(wù)。

提示１更快完成一般性任務(wù)的技巧
　　很好地組織和清楚地標(biāo)記用戶界面能使您容易地設(shè)置和調(diào)整輸出信號無論是簡單的正弦波還是復(fù)雜的任意波形。高效的界面將能容易地運用這里介紹的各項技巧。

技巧：選擇輸入/調(diào)整參數(shù)的最好 方法, 用輸入按鍵還是用旋鈕？
　　您能用旋鈕或輸入按鍵調(diào)整參 數(shù)。如果您要把發(fā)生器調(diào)整到特定設(shè)置，例如1230kHz，則應(yīng)使用輸入按鍵。旋鈕更適于實時地調(diào)節(jié)或調(diào) 諧頻率。用旋鈕下面的箭頭高亮您 要調(diào)整的位數(shù)（量級）。

技巧：充分利用軟鍵的好處
　　軟鍵通過只顯示與您任務(wù)相關(guān)的參數(shù)和單位而加快設(shè)置過程。例 如在您改變幅度時，軟鍵被定義為VRMS 或VP-P；而在配置正弦波時，同樣這些軟鍵則標(biāo)記為“frequency”，“amplitude”和“DC offset”。在用軟鍵調(diào)整參數(shù)時，您始 終應(yīng)從左到右進行。

技巧：用圖形顯示設(shè)置復(fù)雜信號
　　用“Graph”鍵激活圖形顯示， 它能使您快速設(shè)置較為復(fù)雜的信號，如調(diào)制波形或任意波形。在您調(diào)整參數(shù)，如調(diào)制深度時，可在圖形顯示上看到調(diào)制信號的變化。

技巧：為日后使用保存設(shè)置
　　當(dāng)您為輸出所要信號配置好了函數(shù)發(fā)生器后，花一些時間保存該 狀態(tài)。以后只需按一個按鈕，就能調(diào) 出所保存函數(shù)發(fā)生器的全部狀態(tài)。為更容易調(diào)用，甚至可為您的狀態(tài)命名（如“VENTURI”，“JIMS”或“ACME_LAB”），而不必去記憶所保存的位置號。

提示２為什么函數(shù)發(fā)生器輸出是編程設(shè)置電壓的兩倍
　　作為默認設(shè)置，Agilent 函數(shù)發(fā)生器顯示的是 50Ω負載端接時的電壓。當(dāng)使用高阻抗設(shè)備，如示波器測量函數(shù)發(fā)生器輸出時，波形似乎是函數(shù)發(fā)生器顯示電壓的兩倍。
　　為矯正這一差異，您可把示波器輸入阻抗從標(biāo)準(zhǔn)高阻抗變?yōu)?0Ω端接（ 并非 所有示波器都能這樣做）。另一種解決方案是在示波器的輸入BNC上增加一個50Ω饋通。
　　其它常用阻抗有25, 75, 93, 135,150 和 600Ω。視頻系統(tǒng)更常用 75Ω， 而許多聲頻系統(tǒng)則使用平衡 600Ω 終端。如果函數(shù)發(fā)生器輸出不以50Ω負載端接，就可能需要通過調(diào)整輸出電壓補償不同的阻抗。對于50Ω源，可按下式計算阻抗（R）上的要求電壓：
V_measured =V[R/(R+50)],
這里 V= 2 ×顯示值，或Vmeasured = 顯示值[2R/(R+50)] 　　　Agilent 33220A 和 33250A 函數(shù)發(fā)生器有這一計算能力，并能直接顯示所要電壓。包括可把輸出端接 設(shè)置為從 1Ω 至 10kΩ，或無限大的任何阻抗。例如若把輸出端接設(shè)置 為 75Ω，發(fā)生器接到具有 75Ω 端接（或 75Ω 饋通）的示波器，那么函數(shù)發(fā)生器的顯示就與示波器顯示一致。

圖 2. 當(dāng)您把 50Ω 負載加至函數(shù)發(fā)生器輸出，即如左圖所示情況，測量電壓和顯示電壓將相同。

提示3生成任意波形的兩種容易方法
　　現(xiàn)代任意波形發(fā)生器使用直接 數(shù)字合成（DDS）技術(shù)，您能用兩種 方法創(chuàng)建任意波形：使用前面板定義波形，也可從 PC 或示波器下載波 形。您可在 PC 圖形用戶界面上通過 Agilent免費 IntuiLink 軟件創(chuàng)建任意波形，然后把它下載到函數(shù)發(fā)生器。 您也可從 Agilent 示波器捕獲波形，并將其輸入至 IntuiLink。在波形輸入后，就能用 IntuiLink 的編輯功能平滑波形，加入噪聲，或通過編輯創(chuàng) 建一個周期。可從 www.agilent. com/find/intuilink 得到最新版的 Intuilink。
　　圖形用戶界面和線性內(nèi)插使其易于從發(fā)生器前面板創(chuàng)建簡單波形。 當(dāng)您創(chuàng)建任意波形時，可使用全部垂直分辨率定義幅度。許多函數(shù)發(fā)生器使用 -1 至 1 的標(biāo)度；定義波形值在 0 和 1 之間，這樣就只有一半的幅度分辨率。
　　在創(chuàng)建任意波形時，函數(shù)發(fā)生 器始終復(fù)制有限長度的時間記錄， 以周期性方式產(chǎn)生存儲器中的波形。 但如圖 3 所示，信號的形狀和相位有可能產(chǎn)生終點處的不連續(xù)。創(chuàng)建的任意波形應(yīng)是一個周期或整數(shù)倍 周期, 從而避免造成頻域泄漏誤差的 這一不連續(xù)性。
　　發(fā)生器的輸出應(yīng)以規(guī)定速率輸出整個任意波形。當(dāng)任意波形被定義為多周期時，實際輸出頻率可能高于規(guī)定速率。例如若波形定義為正弦波的10個周期，輸出為1kHz，那么實際頻率將是10kHz。


提示4用函數(shù)／任意波形發(fā)生器產(chǎn)生脈沖
　　基本測量應(yīng)用，如觸發(fā)信號，時 鐘信號和邏輯控制一般不需要專門 的脈沖發(fā)生器。通常您可用相對便 宜的通用函數(shù)發(fā)生器由三種方法創(chuàng) 建脈沖。
　　方波：大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器都可 通過改變方波占空比，一般在 20% 至 80% 而創(chuàng)建脈沖。您也能使用突 發(fā)模式實現(xiàn)更高或更低的占空比， 此時您可輸出一個方波周期（ 脈 沖），在等待規(guī)定周期后發(fā)送下一個 脈沖。
　　任意波形：您能使用函數(shù)／任 意波形發(fā)生器的任意波形能力定義 所要的形狀和參數(shù)，來創(chuàng)建各種各 樣的定制脈沖和碼型。雖然這并不 是最容易的方法，但卻具有最高的 靈活性（僅受存儲器深度的限制）。 為得到最好結(jié)果，應(yīng)使用所有可得 點描述脈沖。使用越多的點就能得 到越好的時間分辨率。 也可用 IntuiLink 軟件（提示 3）簡化在 PC 上創(chuàng)建任意波形的任務(wù)。
　　脈沖模式：許多較新的函數(shù)發(fā)生器，如 Agilent 33220A 和 33250A 函數(shù)／任意波形發(fā)生器有內(nèi)置的脈 沖能力，使您能以容易和靈活的方 法產(chǎn)生脈沖。您只需規(guī)定脈沖的主 要參數(shù)：周期，脈沖寬度和沿時間（上升 / 下降時間）。
　　在所有三種情況中，您能用突發(fā)模式輸出多個周期（N 周期的突發(fā)），以創(chuàng)建更長和更復(fù)雜的脈沖列。如果有適用的外部閘門信號，就也可用突發(fā)模式創(chuàng)建選通突發(fā)。
　　在您把函數(shù)發(fā)生器配置為產(chǎn)生脈沖或脈沖列后，就可用突發(fā)模式和觸發(fā)進一步定義輸出。您可用觸發(fā)創(chuàng)建一個脈沖或脈沖突發(fā)。大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器能接受作為輸入的外觸發(fā)，以及提供外觸發(fā)信號。如果需要，您也可設(shè)置延遲編程，或從前面板使脈沖偏離外觸發(fā)。


提示5用函數(shù)發(fā)生器創(chuàng)建 PWM 波形
　　脈沖寬度調(diào)制（PWM）提供用 數(shù)字控制邏輯模仿各種設(shè)備，如調(diào)光器，電動機和汽車引擎控制器中模擬控制的簡單方法。為幫助測試這類控制電路，許多函數(shù)發(fā)生器能 產(chǎn)生多種 PWM 信號。
　　可從作為每一 PWM 信號基礎(chǔ) 的最簡單方波開始。50% 占空比等 效于半功率的穩(wěn)態(tài)控制信號。大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器的占空比變化范圍為20% 至 80%，因此可用于查找 PWM 信號控制設(shè)備的故障（如提示 4 所述，您能用突發(fā)模式實現(xiàn)更低的占 空比）。
　　另一種創(chuàng)建 PWM 信號的方法是使用發(fā)生器的任意波形能力。但 這種方法有極大的限制：各脈沖有固定的占空比。為改變占空比或脈沖數(shù)等參數(shù)，您必須編輯整個任意波形，或通過修改創(chuàng)建新波形。
　　最常用的解決方案是使用具有內(nèi)置PWM能力的函數(shù)發(fā)生器， Agilent 33220A 就是一個極好的例子，它是替代專用脈沖發(fā)生器的低價解決方案。有了 33220A，您就能快速訪問所有 PWM參數(shù)（頻率，幅度和偏差），容易地編輯和試用波形。也可把內(nèi)部或外部波形作為調(diào)制源。
　　這些能力使 33220A 有可能在系統(tǒng)評估中用于仿效數(shù)字控制設(shè)備。 例如測試汽車引擎中的文氏管需要PWM 信號，調(diào)制三角波將逐漸打開和關(guān)閉文氏管（見圖 5）。您可使用幾條前面板命令，把33220A 配置為仿效驅(qū)動文氏管的引擎控制電路。


提示6如何連接兩臺或更多臺信號發(fā)生器，以構(gòu)成多通道的波形發(fā)生器
　　連接兩臺或更多臺信號發(fā)生器， 以構(gòu)成多通道波形發(fā)生器相當(dāng)簡單。 這項技術(shù)適用于所有類型的波形： 正弦波，方波和任意波形。
　　具有外參考時鐘的波形保持彼 此間固定的相位偏置，并且沒有漂 移。為從外部鎖定兩臺或更多臺單 通道源，您需要通常稱為“外參考” 的公共時鐘信號。
　　如果您要組合多臺 33220A 單 通道函數(shù)／任意波形發(fā)生器，就需 要在各臺發(fā)生器中增加外參考選件， 以接受外參考信號。更高性能的 33250A函數(shù)／任意波形發(fā)生器包括 作為標(biāo)準(zhǔn)特性的外參考能力。
　　如果您正使用多臺33220A 或33250A，就可用一臺儀器通過 BNC 電纜向其它儀器提供外時鐘信號。 當(dāng)發(fā)生器被鎖定后，您就能設(shè)置兩 臺發(fā)生器的實際相位差。用示波器 或通用頻率計數(shù)器觀察兩臺儀器間 的相位關(guān)系。也可通過源的前面板 或編程改變該相位關(guān)系。
　　此外，也可用公共觸發(fā)信號觸 發(fā)這兩臺發(fā)生器。33220A和33250A 上都有第二個 BNC 插座，因此能用 一臺發(fā)生器的 Trig In/Out BNC 觸發(fā) 其它發(fā)生器。在觸發(fā) 33220A 時，共 享公共觸發(fā)會造成 20ns 或更小的相 位偏移，觸發(fā) 33250A 時為 1 ns。這 一精度低于示波器或計數(shù)器，但可 手動調(diào)整這一偏移。
　　應(yīng)注意數(shù)字函數(shù)發(fā)生器只能鎖 定于 10MHz。大多數(shù)發(fā)生器能鎖定 在具有有限范圍的這一頻率上（數(shù) 字電路和精密時鐘不能為與外時鐘 匹配而“拉”得過遠），雖然有些發(fā) 生器也允許主頻或多個頻率的諧波。 在函數(shù)發(fā)生器的相位被鎖定到其它 函數(shù)發(fā)生器時，兩臺發(fā)生器將有未 知的相位偏移。通常您能手動調(diào)整 相位，或使用公共觸發(fā)使波形同時 開始。


提示7在函數(shù)發(fā)生器輸出上增加 DC 偏置
　　大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器都有可加至 任何波形上的內(nèi)置DC偏置。33220A 和 33250A 的內(nèi)置偏置功能可用于 任何波形，從而在50Ω負載上產(chǎn)生-5Vdc 與 +5Vdc 間的任何幅度與偏置 組合。對于需要更大偏置的應(yīng)用，您 可用外電源產(chǎn)生附加的偏置。用外 電源建立 DC 偏置應(yīng)遵照下列步驟：
1. 函數(shù)發(fā)生器需通過與地的隔離而“浮置”。33220A/33250A 能浮置 于地電平上 42V（輸出加 DC 偏置）。最大 DC 偏置的計算是從42V 減峰輸出。
2. 需要串聯(lián)直流電源。電源并聯(lián)時 不能用 BNC- T。
3. 函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓應(yīng)小于
42V。連接接地電源時可計算函 數(shù)發(fā)生器的輸出電壓。該輸出電 壓等于直流電源電壓加發(fā)生器的 峰輸出。
下圖為 33220A 與外電源及負 載的連接。
　　連接 33220A 和 33250A 的容易 方法是使用后面板上BNC內(nèi)經(jīng)調(diào)制 的浮置地。您可使用 BNC 連接器的 負中心導(dǎo)體；把這條線接到電源高。 僅使用一條線把信號輸出，即函數(shù) 發(fā)生器輸出BNC的中心連接器接到 負載高端（不使用輸 BNC 的屏蔽）。 負載低端接到電源低。最后把電源低接到大地。


提示8用頻率調(diào)制創(chuàng)建各種類型的掃描
　　許多函數(shù)／任意波形發(fā)生器提 供掃描能力，或具有平滑改變從規(guī) 定開始頻率到規(guī)定停止頻率的能力。 這一變化速率通常為線性或?qū)?shù)， 并可通過把停止頻率設(shè)置在開始頻 率之上或之下來改變掃描的方向。
　　但有些應(yīng)用需要掃描的變化， 如步進掃描，這意味著要設(shè)置從開 始頻率的頻率增量，或到達停止頻 率時的規(guī)定步進數(shù)。您可使用頻率 調(diào)制創(chuàng)建步進掃描，或設(shè)置更為復(fù) 雜的碼型步進。
　　頻率調(diào)制使用載波頻率（中心） 和偏移，而不使用開始和停止頻率， 在掃描和調(diào)制參數(shù)間需要進行某些“翻譯”。
　　與掃描一樣，首先通過選擇波 形形狀、幅度和偏置設(shè)置基本波形。 下一步是送入作為波形頻率的載波 頻率：
載波（中心）= （開始頻率 + 停止頻 率）/2
打開頻率調(diào)制，把源設(shè)置為內(nèi) 部（而非外部）。根據(jù)開始和停止頻 率設(shè)置偏移 （ 兩 者 差絕 對值的 一 半）：
偏移 = | 開始頻率 - 停止頻率 | /2
調(diào)制頻率即等于掃描率的 倒數(shù)：
調(diào)制頻率 = 1/ 掃描時間
　　現(xiàn)在選擇掃描類型。向上的線 性掃描為正斜波。向下的線性掃描 為負斜波。三角波將是兩個方向的 斜波頻率。向上的對數(shù)掃描是指數(shù)。
　　使用您發(fā)生器的任意波形特性， 就能在掃描庫中增加更多的選擇。 用階梯波創(chuàng)建步進掃描，步進數(shù)就 等于所需要的分立頻率數(shù)。
　　圖 8 所示的任意波形可用于創(chuàng) 建步進掃描。這一特殊波形輸出從 開始頻率到停止頻率有 9 個分立頻 率。調(diào)整這些步進的寬度將改變各 頻率的持續(xù)時間（相對停留時間）。 調(diào)整這些步進的高度將改變輸出的 頻率。您可通過獨立調(diào)整各步進的 停留時間和頻率而創(chuàng)建碼型掃描。


術(shù)語表
任意波形以數(shù)字方式定義和 放置在存儲器中的波形。通過把波 形存儲器內(nèi)容置入數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和過濾輸出產(chǎn)生模擬波形。
BNC(Bayonet Neill Concelman)一種常用的小型同軸電纜 bayonet 型連接器
偏移在 PWM 中用于改變脈沖的占空比（即具有 5% 偏移的 10% 占空比將造成 5% 和 15% 間的占空 比改變）。
直接數(shù)字合成 (DDS)通過取保存在存儲器中的采樣波形點，然 后把它加至數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字端口以 產(chǎn)生波形的方法。DAC 被鎖定在恒 定速率，通過在多時鐘周期重復(fù)一 個存儲器位置進行頻率調(diào)整得到低 頻，而通過采樣存儲點得到高頻。
占空比脈沖列高電壓時間的百分比。
沿時間 上升或下降時間；有 些儀器用沿時間表示設(shè)置相同值的 上升和下降時間。
外時鐘參考用于改進一臺函數(shù)發(fā)生器頻率精度，或為兩臺或多 臺函數(shù)發(fā)生器提供公共時鐘的精密 參考信號。
下降時間從狀態(tài)高到狀態(tài)低 的過渡時間。通常以 10% 和 90% 電 平度量。
調(diào)制頻率施加至載波信號， 以產(chǎn)生幅度、頻率、相位或脈沖寬度 調(diào)制的信號。
周期以秒為單位的被測波形 重復(fù)率；在本應(yīng)用指南中亦指脈沖間的時間，它也是頻率的倒數(shù)。
鎖相相位校正反饋環(huán)保持對 振蕩器的控制，以實現(xiàn)在一個周期 限內(nèi)振蕩器參考信號保持一致性的 相位關(guān)系的條件脈沖寬度脈沖保持在規(guī)定（通常為“真”）邏輯狀態(tài)的時間量。 有兩種度量方法：1）50% 幅度前沿 至 50% 幅度后沿的時間；2）從前沿 開始到后沿開始的時間。
脈沖寬度調(diào)制一種用調(diào)制信 號幅度確定產(chǎn)生脈沖寬度的調(diào)制方 法。通常用于數(shù)據(jù)通信和數(shù)控。
上升時間從狀態(tài)低到狀態(tài)高 的過渡時間。通常以10% 和 90% 電 平度量。