從函數發生器更多獲益的 8 項提示

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

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

提示１更快完成一般性任務的技巧
　　很好地組織和清楚地標記用戶界面能使您容易地設置和調整輸出信號無論是簡單的正弦波還是復雜的任意波形。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/調整參數的最好 方法, 用輸入按鍵還是用旋鈕？
　　您能用旋鈕或輸入按鍵調整參 數。如果您要把發生器調整到特定設置，例如1230kHz，則應使用輸入按鍵。旋鈕更適于實時地調節或調 諧頻率。用旋鈕下面的箭頭高亮您 要調整的位數（量級）。

技巧：充分利用軟鍵的好處
　　軟鍵通過只顯示與您任務相關的參數和單位而加快設置過程。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，同樣這些軟鍵則標記為“frequency”，“amplitude”和“DC offset”。在用軟鍵調整參數時，您始 終應從左到右進行。

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

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

提示２為什么函數發生器輸出是編程設置電壓的兩倍
　　作為默認設置，Agilent 函數發生器顯示的是 50Ω負載端接時的電壓。當使用高阻抗設備，如示波器測量函數發生器輸出時，波形似乎是函數發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準高阻抗變為50Ω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。視頻系統更常用 75Ω， 而許多聲頻系統則使用平衡 600Ω 終端。如果函數發生器輸出不以50Ω負載端接，就可能需要通過調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 函數發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 設置為從 1Ω 至 10kΩ，或無限大的任何阻抗。例如若把輸出端接設置 為 75Ω，發生器接到具有 75Ω 端接（或 75Ω 饋通）的示波器，那么函數發生器的顯示就與示波器顯示一致。

圖 2. 當您把 50Ω 負載加至函數發生器輸出，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
　　現代任意波形發生器使用直接 數字合成（DDS）技術，您能用兩種 方法創建任意波形：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 軟件創建任意波形，然后把它下載到函數發生器。 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 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插使其易于從發生器前面板創建簡單波形。 當您創建任意波形時，可使用全部垂直分辨率定義幅度。許多函數發生器使用 -1 至 1 的標度；定義波形值在 0 和 1 之間，這樣就只有一半的幅度分辨率。
　　在創建任意波形時，函數發生 器始終復制有限長度的時間記錄， 以周期性方式產生存儲器中的波形。 但如圖 3 所示，信號的形狀和相位有可能產生終點處的不連續。創建的任意波形應是一個周期或整數倍 周期, 從而避免造成頻域泄漏誤差的 這一不連續性。
　　發生器的輸出應以規定速率輸出整個任意波形。當任意波形被定義為多周期時，實際輸出頻率可能高于規定速率。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／任意波形發生器產生脈沖
　　基本測量應用，如觸發信號，時 鐘信號和邏輯控制一般不需要專門 的脈沖發生器。通常您可用相對便 宜的通用函數發生器由三種方法創 建脈沖。
　　方波：大多數函數發生器都可 通過改變方波占空比，一般在 20% 至 80% 而創建脈沖。您也能使用突 發模式實現更高或更低的占空比， 此時您可輸出一個方波周期（ 脈 沖），在等待規定周期后發送下一個 脈沖。
　　任意波形：您能使用函數／任 意波形發生器的任意波形能力定義 所要的形狀和參數，來創建各種各 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）。 為得到最好結果，應使用所有可得 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 上創建任意波形的任務。
　　脈沖模式：許多較新的函數發生器，如 Agilent 33220A 和 33250A 函數／任意波形發生器有內置的脈 沖能力，使您能以容易和靈活的方 法產生脈沖。您只需規定脈沖的主 要參數：周期，脈沖寬度和沿時間（上升 / 下降時間）。
　　在所有三種情況中，您能用突發模式輸出多個周期（N 周期的突發），以創建更長和更復雜的脈沖列。如果有適用的外部閘門信號，就也可用突發模式創建選通突發。
　　在您把函數發生器配置為產生脈沖或脈沖列后，就可用突發模式和觸發進一步定義輸出。您可用觸發創建一個脈沖或脈沖突發。大多數函數發生器能接受作為輸入的外觸發，以及提供外觸發信號。如果需要，您也可設置延遲編程，或從前面板使脈沖偏離外觸發。


提示5用函數發生器創建 PWM 波形
　　脈沖寬度調制（PWM）提供用 數字控制邏輯模仿各種設備，如調光器，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，許多函數發生器能 產生多種 PWM 信號。
　　可從作為每一 PWM 信號基礎 的最簡單方波開始。50% 占空比等 效于半功率的穩態控制信號。大多數函數發生器的占空比變化范圍為20% 至 80%，因此可用于查找 PWM 信號控制設備的故障（如提示 4 所述，您能用突發模式實現更低的占 空比）。
　　另一種創建 PWM 信號的方法是使用發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等參數，您必須編輯整個任意波形，或通過修改創建新波形。
　　最常用的解決方案是使用具有內置PWM能力的函數發生器， Agilent 33220A 就是一個極好的例子，它是替代專用脈沖發生器的低價解決方案。有了 33220A，您就能快速訪問所有 PWM參數（頻率，幅度和偏差），容易地編輯和試用波形。也可把內部或外部波形作為調制源。
　　這些能力使 33220A 有可能在系統評估中用于仿效數字控制設備。 例如測試汽車引擎中的文氏管需要PWM 信號，調制三角波將逐漸打開和關閉文氏管（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生器，以構成多通道的波形發生器
　　連接兩臺或更多臺信號發生器， 以構成多通道波形發生器相當簡單。 這項技術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／任意波形發生器，就需 要在各臺發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／任意波形發生器包括 作為標準特性的外參考能力。
　　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。 當發生器被鎖定后，您就能設置兩 臺發生器的實際相位差。用示波器 或通用頻率計數器觀察兩臺儀器間 的相位關系。也可通過源的前面板 或編程改變該相位關系。
　　此外，也可用公共觸發信號觸 發這兩臺發生器。33220A和33250A 上都有第二個 BNC 插座，因此能用 一臺發生器的 Trig In/Out BNC 觸發 其它發生器。在觸發 33220A 時，共 享公共觸發會造成 20ns 或更小的相 位偏移，觸發 33250A 時為 1 ns。這 一精度低于示波器或計數器，但可 手動調整這一偏移。
　　應注意數字函數發生器只能鎖 定于 10MHz。大多數發生器能鎖定 在具有有限范圍的這一頻率上（數 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 生器也允許主頻或多個頻率的諧波。 在函數發生器的相位被鎖定到其它 函數發生器時，兩臺發生器將有未 知的相位偏移。通常您能手動調整 相位，或使用公共觸發使波形同時 開始。


提示7在函數發生器輸出上增加 DC 偏置
　　大多數函數發生器都有可加至 任何波形上的內置DC偏置。33220A 和 33250A 的內置偏置功能可用于 任何波形，從而在50Ω負載上產生-5Vdc 與 +5Vdc 間的任何幅度與偏置 組合。對于需要更大偏置的應用，您 可用外電源產生附加的偏置。用外 電源建立 DC 偏置應遵照下列步驟：
1. 函數發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. 需要串聯直流電源。電源并聯時 不能用 BNC- T。
3. 函數發生器的輸出電壓應小于
42V。連接接地電源時可計算函 數發生器的輸出電壓。該輸出電 壓等于直流電源電壓加發生器的 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內經調制 的浮置地。您可使用 BNC 連接器的 負中心導體；把這條線接到電源高。 僅使用一條線把信號輸出，即函數 發生器輸出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用頻率調制創建各種類型的掃描
　　許多函數／任意波形發生器提 供掃描能力，或具有平滑改變從規 定開始頻率到規定停止頻率的能力。 這一變化速率通常為線性或對數， 并可通過把停止頻率設置在開始頻 率之上或之下來改變掃描的方向。
　　但有些應用需要掃描的變化， 如步進掃描，這意味著要設置從開 始頻率的頻率增量，或到達停止頻 率時的規定步進數。您可使用頻率 調制創建步進掃描，或設置更為復 雜的碼型步進。
　　頻率調制使用載波頻率（中心） 和偏移，而不使用開始和停止頻率， 在掃描和調制參數間需要進行某些“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
打開頻率調制，把源設置為內 部（而非外部）。根據開始和停止頻 率設置偏移 （ 兩 者 差絕 對值的 一 半）：
偏移 = | 開始頻率 - 停止頻率 | /2
調制頻率即等于掃描率的 倒數：
調制頻率 = 1/ 掃描時間
　　現在選擇掃描類型。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。向上的對數掃描是指數。
　　使用您發生器的任意波形特性， 就能在掃描庫中增加更多的選擇。 用階梯波創建步進掃描，步進數就 等于所需要的分立頻率數。
　　圖 8 所示的任意波形可用于創 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。調整這些步進的寬度將改變各 頻率的持續時間（相對停留時間）。 調整這些步進的高度將改變輸出的 頻率。您可通過獨立調整各步進的 停留時間和頻率而創建碼型掃描。


術語表
任意波形以數字方式定義和 放置在存儲器中的波形。通過把波 形存儲器內容置入數模轉換器（DAC）和過濾輸出產生模擬波形。
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 后把它加至數模轉換器數字端口以 產生波形的方法。DAC 被鎖定在恒 定速率，通過在多時鐘周期重復一 個存儲器位置進行頻率調整得到低 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發生器頻率精度，或為兩臺或多 臺函數發生器提供公共時鐘的精密 參考信號。
下降時間從狀態高到狀態低 的過渡時間。通常以 10% 和 90% 電 平度量。
調制頻率施加至載波信號， 以產生幅度、頻率、相位或脈沖寬度 調制的信號。
周期以秒為單位的被測波形 重復率；在本應用指南中亦指脈沖間的時間，它也是頻率的倒數。
鎖相相位校正反饋環保持對 振蕩器的控制，以實現在一個周期 限內振蕩器參考信號保持一致性的 相位關系的條件脈沖寬度脈沖保持在規定（通常為“真”）邏輯狀態的時間量。 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。
脈沖寬度調制一種用調制信 號幅度確定產生脈沖寬度的調制方 法。通常用于數據通信和數控。
上升時間從狀態低到狀態高 的過渡時間。通常以10% 和 90% 電 平度量。