目录

任意信号发生器(AWG)系统构成


信号发生器类型比较多,在不同的场合可采用不同的信号发生器, 有函数发生器、射频微波信号发生器、任意波形发生器、数字模式发生器或频率发生器等,它们都是能够产生周期性或非周期型电信号(以模拟信号或数字信号的方式)的电子设备. 被广泛应用于设计、测试、调试以及维修等场合。

随着技术的发展,现在的信号发生器一般都是采用DDS合成技术的任意波形发生器,主要是采用FPGADSP器件在数字域来合成波形,再通过DAC产生模拟信号输出。最通常的波形是正弦波,但锯齿波、阶跃(脉冲)、方波、以及三角波这些波形可以非常方便地通过任意波形发生器来产生。如果振荡频率在音频的20KHz以上,发生器一般会包括一些调制功能,比如调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)以及第二个振荡器用以提供音频调制波形。

Rigol的任意信号发生器

Rigol的任意信号发生器

本文的缩略架构

电子产品测量系统构成

电信号的关键属性和指标

所有电子产品都是生成信号、检测信号的过程

信号特性 - 波形

模拟信号波形特征

- 信号表达式 - V(t) = Vm sin(2πf t + φ) [V] - 信号幅度特性

  1. 幅度 - 准确度、调节的分辨率
  2. 动态范围 - 从最小信号到最大信号的跨度(dB)
  3. 直流偏移 - 在交流信号上叠加的直流分量
  4. 输出阻抗 - 一般为50 Ohm

- 信号频域特性 - 频率

  1. 频率范围
  2. 频率准确度
  3. 频率稳定度
  4. 可调频率精度

脉冲信号特征

- 上升时间: 脉冲边沿从低电平到高电平的时间 - 下降时间:脉冲边沿从高电平到低电平的时间 - 脉冲宽度: 脉冲从低到高,再从高到低的时间,以全电压的50%为测量基准

信号源 - 产生用于测量的激励信号

用途

产生的主要激励信号

信号源的种类

信号源主要厂商

电路分析举例

- 网络响应测试 - 不同的电路网络对方波信号的响应(时域) - 典型的频域谱线 - 连续波

  1. 产生单频、固定频率的正弦波

- 扫频

  1. 在一定频率范围内进行扫描
  2. 可能是相位连续的

- 信号发生器

  1. 添加了调制
  2. 产生“真实世界”的信号

- 信号频域特性 - 相位 - 单边信号 :差分信号 - 脉冲信号占空比/延时 - 复合信号

  1. 模拟调制、数字调制、脉宽调制、正交调制
  2. 数字模式和格式
  3. 伪随机数据流

直接数字合成的基本原理

什么是直接数字合成(DDS)

系统构成

波形变化

通过DDS产生三种常用的信号

DDS的性能优点

任意波形发生器的系统构成及常用器件

参考资料

文章、资料、应用指南

系统构成及几个重要概念

用FPGA通过DDS的方式产生任意信号,包括调制信号

方案示例

小脚丫FPGA构成的任意信号发生器

Analog Devices, Inc.公司的方案

ADI为任意波形发生器提供最前沿的信号处理集成电路解决方案。

Analog Devices, Inc.任意波形发生器解决方案框图

Analog Devices, Inc.公司宽带合成器解决方案框图

Analog Devices, Inc.调制信号发生器解决方案框图

Analog Devices, Inc.射频信号发生器解决方案框图

Texas Instrument Inc公司的方案

Texas Instruments, Inc.任意波形发生器解决方案框图

设计注意事项

信号/波形发生器可以以重复或触发的方式产生正弦、方形、三角和噪声信号,以帮助对电子器件进行设计、测试和故障排除。上面显示的系统方框图包括板上信号合成和控制,它们分别通过 DSP 和微处理器来完成。通用接口总线 (GPIB) 和 RS-232 端口是信号发生器的典型通信选项,但也可以通过局域网 (LAN)、通用串行总线 (USB) 和外设组件互连 (PCI) 获得更高速度的接口选项。接口信号管理和其它简单控制功能通常由微处理器或简单的嵌入式处理器来驱动,而密集信号合成和波形生成则由数字信号处理器 (DSP)(或者现场可编程门阵列 (FPGA) 或自定义专用集成电路 (ASIC))来驱动。

德州仪器 (TI) 推出的支持工具使设计者能够快速评估系统信号链的性能。该开发套件(TSW3070 评估模块)简化了高速 DAC 与放大器(宽带与具有增强 AC 性能的高摆幅)之间的连接,并且包含时钟和电源管理功能以进一步简化设计。此外,该工具还使客户能够通过简单易用的图形用户界面 (GUI) 灵活地实施其它设计配置。

网上整理的任意函数发生器方案示例:采用ADI的AD9850构成的任意函数发生器

AD9850构成的任意函数发生器

采用AD9851构成的任意函数发生器子卡DDS-60

Analog Devices, Inc.AD9851构成的任意函数发生器 此模块产生高质量的射频信号,信号频率范围从1MHz到60MHz,它采用了一颗Analog Devices, Inc.公司的DDS芯片AD9851, 一个时钟振荡器,一个5阶椭圆滤波器以及一个可调电平的射频放大器。另外板上提供一个5V稳压器,你可以采用电池或8-12V的外接直流电源。

指标: