三种波形发生器_波形发生器电路

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基于电脑软件的任意波形发生器SIG852初识(类似虚拟示波器)

任意波形发生器的调节使用要点

任意波形发生器与示波器的双通道有什么区别

任意波形发生器信号幅值和示波器不一致是什么原因

一、基于电脑软件的任意波形发生器SIG852初识(类似虚拟示波器)

基于电脑软件的任意波形发生器SIG852初识(类似虚拟示波器)

对于从事电路板开发的硬件工程师来说，信号源是经常使用也非常熟悉的。我们用它来作为电路板的输入，测试电路板是否能按预期正常处理这些信号。最简单的例子就是放大器电路，我们会给它输入一个正弦波，然后用示波器观察输入输出波形，正弦波是否被放大，是否有失真，等等，这样才能知道我们做的放大电路板是否成功。

使用最广泛的信号源是周期性的常规波形，比如正弦波，三角波，方波。我们相对容易得到这些信号，有很多产品和相关资料，我们这里就不赘述了。工程经验多的工程师一定会有感触，有时候项目中或者测试电路的时候，需要一些奇怪的信号波形，不是周期性，甚至是不规则的特殊波形，这时候一般的信号源就做不到了。这时候就需要用到任意波形发生器（AWG）了。

任意波形发生器（AWG）可以编辑产生任意的特殊波形信号，来实现各种场景下的信号输入使用。

比如，仿真各种汽车传感器信号，如压力、温度、速度、旋转和角度位置，对汽车应用中的发动机控制单 元(ECU)进行功能测试和优化。仿真曲柄轴、凸轮轴、车轮、碰撞和其它汽车发动机传感器信号。比如，使用脉冲信号仿真电源 MOSFET 电路，测试开机和关机延迟及上升时间和下降时间。分析 IGBT 电路的开关波形。比如，仿真正常的和不规则的生物医学信号(如心脏纤颤)，对医疗器械进行功能测试。比如，比如仿真两个伺服阀，确定产品技术数据中的启动时间(阶跃响应)、频响(博德曲线)和其它 指标。

对于几K赫兹以下的，低频应用，LOTO虚拟示波器团队推出了一款基于PC上位机软件的AWG任意波形发生器产品，型号是SIG852,算是性价比非常高的任意波形发生器了。只要有一台电脑，用鼠标编辑绘制，任意波形都能快速生成。

我们从上面的图里可以看到LOTO的SIG852任意波形发生器可以生成一些常规波形，比如正弦波，三角波，方波，我们主要看看它内置的非常规特殊波形：

白噪声：

Sinx/x:

指数上升（充电）：

高斯脉冲：

电脑软件操作的优势集中体现在，可以用鼠标直接画一个波形出来，如下图所示：

这就很方便了，有时候工程师知道波形大概的样子，可能语言很难描述出来，以前可能可以画在纸上讲解，但是要真的输出这样波形却很为难，现在有了这样的电脑上位机软件，直接鼠标画出来，所见即所得。

画出来的波形还可以进一步编辑，把局部设置成任意电压，也可以叠加噪声：

也可以对4个你选定的波形进数学运算，比如Y = A*X1+B*X2+C*X3+D*X4+E,

也可以分段进行编辑和对波形进行映射，如下图所示：

对于两三百元的价格，SIG852还是性价比很高的，由于成本的控制，硬件性能有限，有两个通道输出，总共有4000个点的数据可以编辑，可以循环输出或者单次输出，信号输出的采样率最高70K，所以建议波形的频率最高几K还是比较理想的。重要的是，软件上还有很多可以发挥的地方，还会持续免费添加。

二、任意波形发生器的调节使用要点

一、认识信号源

用来产生各种测试信号的仪器称为信号发生器或简称信号源。它可作为各种仿真信号或激励信号广泛用于各类整机、系统及部件、元器件的测试中。例如，用信号源产生某种调制信号输入给接收机，用来测试接收机性能；我们到客户演示力科示波器的时候，也常带上一些信号源，比如用力科的任意波形发生器ArbStudio产生一些特殊的信号，方便演示示波器的各种功能。

信号源的种类很多，就产生信号的特征而言，有正弦信号发生器，函数发生器，任意波形发生器等。

正弦信号对线性系统频域分析的重要意义，使得正弦信号发生器被广泛使用。用户对这类信号源的要求通常是频率范围宽、频率准确度和稳定度高、频谱纯度高、相位噪声低。例如通信系统测试中需要的正弦信号发生器，一般要求频率能够延伸到射频段、具备各种调制功能。正弦信号发生器的实现原理一般都是锁相技术和频率合成技术。

函数发生器是能够产生诸如正弦波，方波，三角波的信号源。一个传统函数发生器，用恒流源对电容充电、放电，电容两端的电压就是三角波。如果三角波送到一个比较器，就能产生方波。三角波通过波形整形电路还能够产生正弦波。通过改变电流和电容的大小，就能调节信号频率。这种信号源一般能输出的频率不高、频率准确度和稳定度低。随着数字技术的发展。函数发生器的实现也逐渐从模拟向数字演变。比如利用后文将要介绍的DDS技术来产生信号，这也使得函数发生器渐渐融合到任意波形发生器。

正弦信号发生器和函数发生器都只能产生规则的信号。而产生不规则的信号需要借助于任意波形发生器（AWG, Arbitrary Waveform Generator）。AWG的基本设计思想是：把所需重现的信号波形截取一个周期进行均匀采样，保存在存储器中。把存储器中的波形数据按顺序读出，经DAC转换后，再滤波，获得所需要的波形。AWG和数字存储示波器在原理上可以认为是一个互逆的过程。数字存储示波器把模拟波形通过ADC数字化，AWG把数字化的波形数据通过DAC转换为模拟波形。这两类仪器都受Nyquist定律约束，能够测量/输出的最高频率分量不超过ADC/DAC采样率的一半。可以使用力科示波器采集一段波形，并保存为文件。把波形文件导入到力科任意波形发生器ArbStudio，就可以还原模拟波形。实际应用中，AWG所用到的波形数据不全是真正采样获得的，通常用软件辅助产生。

三、任意波形发生器与示波器的双通道有什么区别

信号发生器是输出信号的。
示波器的通道是输入信号，转化为波形显示的。
我们的手持示波器有些是带信号发生器的。例如JDS3022E。

四、任意波形发生器信号幅值和示波器不一致是什么原因

阻抗没有匹配好。由于任意波形发生器自带内阻r，当它接上示波器时，相当于电路里串联了RL，是否匹配就是看任意波形发生器认为的RL阻值（5Ω、高阻）与实际示波器阻值是否一致。举个例子，倘若我在发生器输出4Vpp（RL俩端的电压即为发生器显示的输出电压）的信号，若认为RL是5Ω，则总电压则是8V（内阻r与RL都是4V，加起来8V），然后示波器实际是高阻，则直接把8V分压过来了，示波器显示就是8V；又或者发生器认为RL是高阻，实际上示波器时5Ω阻抗，这时候可以算出示波器将显示2Vpp。而匹配则一致，不匹配就会不一致。（就是一个简单的串联电路分析）