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    信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子↓仪☉器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形) ,然后用其它↓仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验ζ№和测试处理中 ,并不测量任何参数 ,而是根据使用者的要求 ,仿真各种测试信号 ,提供给被测电路 ,以达到测试的需要。

    信号源的分类№和作用 

    信号源有很多种分类方法 ,其中一种方法可分为混№和信号源№和逻辑信号源两种。其中混№和信号源主要输出模拟波形;逻辑信号源输出数字码形。混№和信号源又●可分为函数信号发生☉器№和任意波形/函数发生☉器 ,其中函数信号发生☉器输出标准波形 ,如正弦波、方波等 ,任意波/函数发生☉器输出用户自定义的任意波形;逻辑信号发生☉器又●可分为脉冲信号发生☉器№和码型发生☉器 ,其中脉冲信号发生☉器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出 ,码型发生☉器生成许多通道的数字码型。

    另外 ,信号源还可以按照输出信号的类型分类 ,如射频信号发生☉器、扫描信号发生☉器、频率合成☉器、噪声信号发生☉器、脉冲信号发生☉器等等。信号源也可以按照使用频段分类 ,不同频段的信号源对应不同应用领域。 
    面我们将对函数信号发生☉器№和任意波形/函数发生☉器做简要介绍: 
    1 函数信号发生☉器 
    函数发生☉器是使用最广的通用信号源 ,提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形 ,有的还同时具有调制№和扫描功能〓。
    函数波形发生☉器在设◢计上  分为模拟式№和数字合成式。众所周知 ,数字合成式函数信号源(DDS)无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟式 ,其锁相环(PLL)的设◢计让输出信号不仅是频率精准 ,而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能〓达到相当稳定的状态 ,但数字式信号源中 ,数字电路与模拟电路之间的干扰始终难以有效克服 ,也造成在小信号的输出上  不如模拟式的函数信号发生☉器 ,如今市场上  的大部分函数信号发生☉器均为信号源。
     

    2任意波形发生☉器 
    任意波形发生☉器 ,是一种特殊的信号源 ,不仅具有一般信号源波形生成能〓力 ,而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。在我们实际的电路的运行中 ,由于各种干扰№和响应的存在 ,实际电路往往存在各种缺陷信号№和瞬变信号 ,如果在设◢计之初没有考虑这些情况 ,有的将会产生灾难性后果。任意波发生☉器可以帮您完成实验ζ ,仿真实际电路 ,对您的设◢计进行全面的测试。
    由于任意波形发生往往依赖计算︻机通讯输出波形数据。在计算︻机传输中 ,通过专用的波形编辑软件生成波形 ,有利于扩充↓仪☉器的能〓力 ,更进一步仿真实验ζ。另外 ,内置一定数量的非易失性存储☉器 ,随机存取▓编辑波形 ,有利于参考对比 ,或通过随机接口通讯传输到计算︻机作更进一步分析与处理。有些任意波形发生☉器有波形下载功能〓 ,在作一些麻烦费用高或风险性大的实验ζ时 ,通过数字示波☉器等↓仪☉器把波形实时记录下来 ,然后通过计算︻机接口传输到信号源 ,直接下载到设◢计电路 ,更进一步实验ζ验ζ证。
    以完成以上  提到的功能〓 ,并且在波形输出的精度、稳定性等方面都有较大提高 ,是走在行业↘前列的新一代任意波发生☉器。 
    信号源的主要技术指标 

    传统函数发生☉器的主要指标№和新近研发的任意波形发生☉器的主要指标有一些不同 ,我们这里分开介绍。
    (一)普通函数发生☉器的主要指标:
    带宽(输出频率范围) 

    ↓仪☉器的带宽是指模拟带宽 ,与采样速率等无关 ,信号源的带宽是指信号的输出频率的范围 ,并且一般来讲信号源输出的正弦波№和方波的频率范围不一致 ,例如 ,某函数发生☉器产生正弦波的频率范围是1mHz 240MHz ,而输出方波的频率范围是1mHz 120MHz
    频率(定时)分辨率 
    频率分辨率 ,即最小可调频率分辨率 ,也就是创建波形时可以使用的最小时间增量
    频率准确度 
    信号源显示的频率值与真值之间的偏差 ,通常用相对误差表示 ,低档信号源的频率准确度只有1% ,而采用内部高稳定晶体振荡☉器的频率准确度可以达到1081010。例如 ,某信号源的频率准确度为1ppm 
    频率稳定度
    频率稳定度是指外界环境不变的情况下 ,在规定时间内 ,信号发生☉器输出频率相对于设◢置读数的偏差值的大小。频率稳定度一般分为长期频率稳定度(长稳)№和短期频率稳定度(短稳)。其中 ,短期频率稳定度是指经过预热后 ,15分钟内 ,信号频率所发生的最大变化;长期频率稳定度是指信号源经过预热时间后 ,信号频率在任意三小时内所发生的最大变化。

    输出阻抗
    信号源的输出阻抗是指从输出端看去 ,信号源的等效阻抗。例如 ,低频信号发生☉器的输出阻抗通常为600Ω ,高频信号发生☉器通常只有50Ω ,电视信号发生☉器通常为75Ω 

    输出电平范围 
    输出幅度一般由电压或者分贝表示 ,指输出信号幅度的有效范围。另外 ,信号发生☉器的输出幅度读数定义为输出阻抗匹配的条件下 ,所以必须注意输出阻抗匹配的问题。
    (二)任意波发生☉器的主要指标: 
    取▓样(或采样)速率 
    取▓样速率通常用每秒兆样点或者千兆样点表示 ,表明了↓仪☉器可以运行的最大时钟或取▓样速率。取▓样速率影响着主要输出信号的频率№和保真度。奈奎斯特取▓样定理规定 ,取▓样频率或时钟速率必须至少是生成的信号中最高频谱成分的两倍 ,以保证精确的复现。 
    存储深度(记录长度)
    存储深度是指用来记录波形的数据点数 ,它决定着波形数据的最大样点数量(相当于时间)。每个波形样点占用一个存储☉器位置 ,每个位置等于当前时钟频率下取▓样间隔时间。任意波形发生☉器的带宽是由任意波发生☉器的取▓样速率№和存储深度决定的

    垂直(幅度)分辨率 
    信号源的垂直分辨率是指信号源中可以编程的最小电压增量 ,也就是↓仪☉器数模转换☉器的二进制字宽度 ,单位为位 ,它规定了波形的幅度精度。在混№和信号源中 ,垂直分辨率与↓仪☉器的二进制字长度有关 ,位越多 ,分辨率就越高。
    信号源的主要功能〓 
    一台功能〓较强的信号源 ,还有信号调制、频率扫描、TTL同步输出、参考时钟输出、及频率计
    信号调制功能〓:信号调制是指被调制信号中 ,幅度、相位或频率变化把低频信息嵌入到高频的载波信号中 ,得到的信号可以传送从语音、到数据、到视频的任何信号。信号调制可分为模拟调制№和数字调制两种 ,其中模拟调制 ,如幅度调制(AM)№和频率调制(FM)最常用于广播通信中 ,而数字调制基于两种状态 ,允许信号表示二进制数据。 
    频率扫描功能〓:测量电子设◢备的频率特点要求扫描正弦波 ,其会在一段时间内改变频率。一般分成线性(Lin)扫频及对数(Log)扫频;高级信号发生☉器支持扫频功能〓 ,而且可以选择开始频率、保持频率、停止频率№和相关时间 ,有些信号发生☉器还提供与扫频同步的触发信号。 
    TTL同步输出功能〓: 一般信号源输出的TTL同步信号是方波经三极管电路转成的 ,电平为0
    )、3.65V)。主要用来同步其他信号源 ,或其他类型的↓仪☉器 ,以保证触发同步。
    参考时钟输出功能〓:TTL同步输出只能〓保证触发同步 ,要想使信号源完全同步就要让时钟同步 ,参考时钟输出就是为了让两台信号源的时钟同步而设◢计的 ,一般参考时钟输出频率较稳定的方波信号。


    2018年01月18日

    信号发生☉器的广泛应用

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