直接數(shù)字合成技術(shù)的工作原理

 

固緯任意波形信號(hào)發(fā)生器普遍采用直接數(shù)字合成（DDS，Direct Digital Synthesis）技術(shù)作為信號(hào)生成的核心手段。DDS技術(shù)的基本原理可概括為：以穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率為參考，通過(guò)相位累加器、波形存儲(chǔ)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的協(xié)同工作，從數(shù)字域直接合成模擬波形。具體而言，相位累加器在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)以設(shè)定的頻率控制字遞增，其輸出作為地址信號(hào)尋址波形存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)著預(yù)先計(jì)算好的波形幅度數(shù)字量），讀取出的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為階梯模擬信號(hào)，再經(jīng)低通濾波器平滑后輸出連續(xù)的模擬波形。

 

DDS技術(shù)賦予任意波形信號(hào)發(fā)生器若干區(qū)別于傳統(tǒng)模擬振蕩器的技術(shù)特征。頻率分辨率由相位累加器的位數(shù)決定——固緯全系列產(chǎn)品提供1μHz的頻率分辨率，這一量級(jí)的分辨率在傳統(tǒng)RC或LC振蕩器中難以實(shí)現(xiàn)。頻率切換速度快且相位連續(xù)，適用于需要快速跳頻的測(cè)試場(chǎng)景。此外，DDS架構(gòu)支持任意波形的存儲(chǔ)與回放——用戶可通過(guò)面板操作或PC端軟件編輯自定義波形，將其存入波形存儲(chǔ)器后按需輸出。

 

AFG-2000系列：基礎(chǔ)型DDS任意波形發(fā)生器

 

AFG-2000系列是固緯任意波形信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品線中的基礎(chǔ)型產(chǎn)品。該系列涵蓋6個(gè)型號(hào)，提供5MHz、12MHz和25MHz三種頻段選擇。全系列基于DDS技術(shù)架構(gòu)，內(nèi)置正弦波、方波、三角波、噪聲波等標(biāo)準(zhǔn)波形。

 

在任意波形功能方面，AFG-2000系列提供20MSa/s采樣率、10位垂直分辨率以及4k點(diǎn)記錄長(zhǎng)度。用戶可通過(guò)前面板直接編輯波形，或使用固緯提供的波形編輯軟件在PC上完成波形設(shè)計(jì)后通過(guò)USB接口導(dǎo)入設(shè)備。方波占空比在1%至99%范圍內(nèi)可調(diào)，這一功能使其能夠模擬脈沖波、突波或瞬變信號(hào)。

 

AFG-2100系列在AFG-2000基礎(chǔ)上增加了AM/FM/FSK三種調(diào)制方式、波形掃描（Sweep）和150MHz頻率計(jì)功能。設(shè)備采用全數(shù)字化按鍵設(shè)計(jì)，配合3.5英寸三色LCD顯示屏，可在參數(shù)調(diào)整過(guò)程中實(shí)時(shí)觀察數(shù)值變化。輸出幅值提供Vpp、Vrms和dBm三種單位供用戶選擇。

 

AFG-3000系列：隔離輸出與浮動(dòng)電路測(cè)試

 

AFG-3000系列是固緯面向工業(yè)、科學(xué)研究和教育領(lǐng)域推出的任意波形信號(hào)發(fā)生器。該系列提供20MHz和30MHz兩個(gè)頻段，有單通道和雙通道兩種配置。

 

這一設(shè)計(jì)的工程價(jià)值在于：用戶可以將信號(hào)發(fā)生器的輸出與外部直流電源串接，實(shí)現(xiàn)直流加交流的疊加輸出，最高可達(dá)+42V或-42V。雙通道型號(hào)的兩個(gè)通道可各自獨(dú)立使用，也可多臺(tái)儀器同時(shí)輸出而無(wú)需考慮接地參考的問(wèn)題。這一特性在車(chē)用電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器或傳動(dòng)裝置的測(cè)試中具有實(shí)際意義。

 

在任意波形性能方面，AFG-3000系列提供250MSa/s采樣率、16位垂直分辨率以及8M點(diǎn)內(nèi)存深度。內(nèi)置65種函數(shù)波形（包括Sinc、指數(shù)上升、指數(shù)下降、高斯、半正弦等）。設(shè)備支持頻率掃描和振幅掃描，可與線性/對(duì)數(shù)、單向/雙向、連續(xù)/單次觸發(fā)/門(mén)限觸發(fā)等多種模式結(jié)合使用。頻率掃描可用于測(cè)試濾波器及低頻放大器的頻率響應(yīng)，振幅掃描可用于模擬振動(dòng)測(cè)試及材料疲勞老化測(cè)試。

 

AFG-3000系列還內(nèi)置了DSOLink功能——用戶可將固緯數(shù)字示波器采集到的實(shí)際信號(hào)直接復(fù)制到信號(hào)發(fā)生器中輸出。設(shè)備支持最多6臺(tái)（12通道）的相位同步運(yùn)行，用戶可通過(guò)外部10MHz原子鐘頻率標(biāo)準(zhǔn)輸入提高頻率輸出的精確度。

 

AFG-4000系列：觸摸屏與寬頻段覆蓋

 

AFG-4000系列是固緯配備8英寸觸摸屏的任意波形信號(hào)發(fā)生器。單通道型號(hào)頻率為25MHz，雙通道型號(hào)提供250MHz、100MHz、80MHz、60MHz、35MHz和25MHz的頻率選擇。全系列提供1μHz頻率分辨率，內(nèi)置正弦波、方波、三角波、脈沖波、噪聲波、諧波等標(biāo)準(zhǔn)波形。

 

采樣率與分辨率隨型號(hào)梯次分布：250MHz最高帶寬型號(hào)提供1.25GSa/s采樣率；35MHz至100MHz中階型號(hào)提供500MSa/s采樣率；25MHz入門(mén)型號(hào)提供125MSa/s采樣率。垂直分辨率方面，35MHz及以上型號(hào)為16位，25MHz入門(mén)型號(hào)為14位。存儲(chǔ)深度方面，雙通道型號(hào)提供10M點(diǎn)，入門(mén)級(jí)單通道型號(hào)提供16k點(diǎn)。全系列內(nèi)置146種任意波形供用戶編輯和輸出。

 

雙通道型號(hào)支持頻率耦合、幅度耦合和跟蹤等通道關(guān)聯(lián)設(shè)置。調(diào)制功能涵蓋AM、DSB-AM、FM、PM、PWM、ASK、PSK、BPSK、QPSK、FSK、3FSK、4FSK、OSK、SUM等多種類(lèi)型。AFG-4125AE型號(hào)內(nèi)置功率放大器，放大系數(shù)達(dá)10倍，最大輸出22V，帶寬5Hz至100kHz。接口方面，25MHz型號(hào)配備USB Host/Device，35MHz及以上型號(hào)標(biāo)配USB Host/Device和LAN接口。

 

多通道信號(hào)發(fā)生器MFG-2000系列

 

MFG-2000系列是固緯的多通道任意波形信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品線，包含基本款MFG-21XX和進(jìn)階款MFG-22XX兩個(gè)子系列。最高配置可同時(shí)提供5個(gè)輸出通道：兩個(gè)等效任意波形通道（最高60MHz）、一個(gè)RF發(fā)生器（最高320MHz正弦波）、一個(gè)獨(dú)立脈沖發(fā)生器（25MHz）以及一個(gè)低頻功率放大器（100kHz，20W）。部分型號(hào)內(nèi)置醫(yī)學(xué)與汽車(chē)電子波形。