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如何为应用选择合适的信号源

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函数发生器

函数发生器产生固定波形,如正弦波、方波或三角波,频率可调节。函数发生器无需来自计算机或大容量存储缓冲器的连续输入,因为设备本身能够产生这些波形。

函数发生器可以基于模拟技术,也可以基于数字技术。模拟函数发生器利用模拟硬件来产生简单的函数,并在需要指定频率的静态正弦波或方波时经常使用。而数字函数发生器采用直接数字综合(DDS),DAC,数字信号处理,以及一个单周期存储缓冲器来产生信号。DDS技术依赖数字控制的方法,利用单基准时钟频率来实现一个模拟频率源。DDS能够实现高精度和高分辨率,高温度稳定度,高宽带,以及随机的和相位连续的频率切换。

许多信号源通过对一个内部时基进行整数分频来产生时钟信号,这被称为除N方法。但是,用除N方法来产生时钟,只能产生有限的时钟频率。AWG,甚至几个时钟频率产生器,可以采用DDS技术来产生具有非常精细的更新频率时钟信号,而这是除N方法无法实现的。

典型的DDS函数发生器

一个完整周期的函数波形被存储在上面所示的存储器查找表中。相位累加器跟踪输出函数的电流相位。为了输出一个非常低的频率,采样样本之间的差相位(Δ)将非常小。例如,一个很慢的正弦波可能将有1度的Δ相位。则波形的0号采样样本采得0度时刻的正弦波的幅度,而波形的1号采样将采得1度时刻的正弦波的幅度,依次类推。经过360次采样后,将输出正弦曲线的全部360度,或者确切地说是一个周期。一个较快的正弦波可能会有10度的Δ相位。于是,36次采样就会输出正弦波的一个周期。如果采样率保持恒定,上述较慢的正弦波的频率将比较快的正弦波慢10倍。

图2:典型DDS函数发生器的架构方框图。
图2:典型DDS函数发生器的架构方框图。

进一步说,一个恒定的Δ相位必将导致一个恒定正弦波频率的输出。但是,DDS技术允许通过一个频率表迅速地改变信号的Δ相位。函数发生器能够指定一个频率表,该表包括由波形频率和持续时间信息组成的各个段。函数发生器按顺序产生每个定义的频率段。通过生成一个频率表,可以构建复杂的频率扫描信号和频率跳变信号。DDS允许函数发生器的相位从一级到另一级连续变化。

美国国家仪器公司提供频率范围很宽的、利用PCI和PXI两种平台的函数发生器和频率发生器。它们的带宽范围为40MHz~105MHz,而DAC的分辨率为12~16位。

矢量信号发生器提供高灵活度和强大的解决方案,可用于科学研究,通信,消费电子,宇航/国防,半导体测试以及一些新兴领域,如软件无线电,无线电频率识别(RFID),以及无线传感网络等。

国家仪器公司还提供许多其他利用DAC来产生模拟信号的模拟输出产品。模拟输出板的基本架构是,将一个小型的FIFO存储器连接到一个DAC上。绝大部分的模拟输出板被用来产生静态电压,而且许多可以被用来产生低频波形。

表1:各类信号源的特性和功能比较一览表。
表1:各类信号源的特性和功能比较一览表。

作者:Cindy Ong

东南亚地区市场工程师

cindy.ong@ni.com

美国国家仪器公司

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