层出不穷的信号发生器可有效节省测试时间

　　所有电子电路和电子设备都接收输入信号，然后将其处理成新的不同的输出信号。工程师在设计和测试电路及设备时会从哪里获得这些输入信号呢？一种可能是为某种特殊应用建立自己的信号源，但这并非必需。

　　这是因为不管正在设计或等待测试的设备是何种类型，都可以用现成的信号发生器产生合适的输入信号。信号发生器就象是工作台上的示波器、万用表和电源一样普遍。不管是模拟还是数字类型的信号发生器，它们都能用来节省设计与测试时间，确保产品正常工作(图1)。

　　图1：基于昂贵多管脚MCU的多功能卡读卡器接口设计。

　　函数发生器

　　基本的函数发生器可以产生频率从约0。2Hz到20MHz左右的正弦波、方波和三角波信号。一些发生器还能提供线性斜坡、正极性或负极性脉冲信号。这些发生器主要用于基本的音频、超声波频率和低频射频测试。脉冲输出是TTL/CMOS电平，而线性输出电压可达±20Vp-p左右。

　　低成本发生器一般是用模拟电路实现的，可以产生连续的可变频率和输出电压。虽然一些低成本模拟函数发生器仍有市场，但目前的大多数函数发生器使用数字信号发生方法和频率合成技术。

　　事实上，大部分工程师喜欢数字类型的函数发生器，它们常被称为任意函数发生器(AFG)或任意波形发生器(AWG)，两者一般都统称为ARB(图2)。

　　图2：基于少管脚MCU的多功能卡读卡器接口设计的外接多工器和胶合逻辑。

　　AFG是两种发生器中较简单的一种，仅用于产生最常用的信号，如正弦波、三角波、锯齿波或方波。而AWG可以用来产生事实上任意类型的信号。大多数AFG采用直接数字合成技术和内含标准波形的波形存储器及DAC输出(参考www。electronicdesign。com网站编号为DrillDeeper19147的“DDS基础”一文)。

　　输出信号以设定波形的一系列二进制样值存储在RAM或ROM中。这些数据输出到数模转换器(DAC)就能产生阶梯近似型的目标输出信号。一些AFG可以产生频率高达300MHz的正弦和其它波形。

　　AFG在存储器中预存有全部标准波形，可以通过前面板控制进行选择。AWG也能产生标准波形，但用户可以向RAM中输入任意想要的波形，也可以用外部软件创建代表想要波形的二进制文件。

　　频率合成器向RAM提供增量地址，然后由RAM向DAC提供波形样值。另外，可以用模拟的低通滤波器去除残留的数字杂讯。输出电平控制功能可以用来设定想要的信号幅度。

　　一些函数发生器还能提供基本的调制类型，包括调幅(AM)、幅移键控(ASK)、开关键控(OOK)、调频(FM)、频移键控(FSK)、调相(PM)、相移键控(PSK)及一些数字调制类型。

　　比如泰克的AWG5000。该设备使用了标准的N倍锁相环(PLL)合成器(图3)，有两个输出通道，每个通道都可以设成单端或差分输出。其DAC采样率高达1。2Gsamples/s，可以产生最高频率达600MHz的输出波形。由于这个高频特性，AWG5000可以用于某些应用中的射频测试。

　　图3：基于带灵活I/O影像的MCU的多功能卡读卡器接口设计。

　　AWG5000的关键指标是由14位DAC分辨率确定的动态范围。最大波形存储能力是32M个采样。两路输出经设置可以为数字调制测试同时提供I和Q信号。

　　由于AWG5000具有宽频率范围和波形可编程功能，因此具有很大的灵活性，事实上它能实现任何形式的数字调制。加上其优异的位分辨率，AWG5000非常适合用于DAC和模数转换器(ADC)测试。对于DAC测试来说，从波形存储器输出到内部DAC的14位并行数字字可以直接输出。

　　泰克的另一款AWG7000提供10Gsamples/s的基本DAC采样率。在两个通道上采用交织技术后可以达到20Gsamples/s，从而实现10GHz的波形。输出分辨率为10位。

　　AWG7000主要用于测试带PCIExpress(PCIe)、SATA、Rapid-IO和以太网等接口的高速串行设备。其可编程特性可以让用户创建含有噪声和其它损伤的波形，从而实现更具鲁棒性的测试。

　　AWG5000和AWG7000都有相应的信号发生软件。其中RFExpress用于实现数字调制波形创建，SerialExpress用于建立波形以测试高速串行接口和设备。还可以使用Matlab或LabVIEW等软件。

　　射频发生器

　　为了测试无线设备，工程师经常求助于射频(RF)发生器。这些发生器可以产生从10MHz到30GHz以上的信号。有两种基本的射频发生器，即连续波(CW)和矢量信号发生器(VSG)，两者都具有某种形式的调制功能(图4)。数字信号发生是最常见的，但也有一些模拟型号仍在使用。

　　射频发生器常用于代替本地振荡器(LO)。高稳定和高精度的参考晶振可用来驱动PLL合成器。N倍分频器通过前面板控制提供频率选择。PLL输出送至用于保持恒定输出信号的自动电平控制(ALC)电路。功放和可变衰耗器组成输出电路。其它电路提供调制功能。

图4：虚拟设备初始化