信號(hào)發(fā)生器在廣義上分成混合信號(hào)發(fā)生器( 任意波形發(fā)生器和任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器) 和邏輯信號(hào)源( 脈沖或碼型發(fā)生器)，滿足了全系列信號(hào)生成需求。每種信號(hào)發(fā)生器都有*的優(yōu)勢(shì)，或多或少地適合某種特定應(yīng)用。
　　混合信號(hào)發(fā)生器是為輸出具有模擬特點(diǎn)的波形而設(shè)計(jì)的，包括正弦波和三角波等模擬波，以及表現(xiàn)出每個(gè)實(shí)際環(huán)境信號(hào)都包括的圓形和不理想的“方”波。在通用混合信號(hào)發(fā)生器中，您可以控制幅度、頻率和相位及DC 偏置和上升時(shí)間和下降時(shí)間；您可以創(chuàng)建過(guò)沖等畸變；還可以增加邊沿抖動(dòng)、調(diào)制等等。
　　真正的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器必需驅(qū)動(dòng)數(shù)字系統(tǒng)。其輸出是二進(jìn)制脈沖流 - 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器不能生成正弦波或三角波。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的功能是為滿足計(jì)算機(jī)總線需求和類似應(yīng)用而優(yōu)化的。這些功能包括加快碼型開(kāi)發(fā)速度的軟件工具，也可能包括為匹配各種邏輯系列而設(shè)計(jì)的探頭之類的硬件工具。如前所述，從函數(shù)發(fā)生器到任意信號(hào)發(fā)生器到碼型發(fā)生器，當(dāng)前幾乎所有高性能信號(hào)發(fā)生器都基于數(shù)字結(jié)構(gòu)，支持靈活的編程能力和杰出的精度。
　　模擬信號(hào)發(fā)生器和混合信號(hào)發(fā)生器
　　模擬信號(hào)發(fā)生器和混合信號(hào)發(fā)生器的類型——任意波形發(fā)生器
　　從歷*看，生成各種波形的任務(wù)一直使用單獨(dú)的信號(hào)發(fā)生器完成，從超純音頻正弦波發(fā)生器到幾GHz 的RF 信號(hào)發(fā)生器。盡管有許多商用解決方案，但用戶通常必須根據(jù)手邊的項(xiàng)目定制設(shè)計(jì)或改動(dòng)信號(hào)發(fā)生器。設(shè)計(jì)儀器質(zhì)量的信號(hào)發(fā)生器非常困難，當(dāng)然設(shè)計(jì)輔助測(cè)試設(shè)備會(huì)占用項(xiàng)目的寶貴時(shí)間。
　　幸運(yùn)的是，數(shù)字采樣技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)給我們帶來(lái)了一個(gè)解決方案，可以使用一臺(tái)儀器 - 任意波形發(fā)生器滿足幾乎任何類型的信號(hào)發(fā)生需求。任意波形發(fā)生器可以分成任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG) 和任意波形發(fā)生器 (AWG)。
　　任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG)
　　任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG) 滿足了廣泛的激勵(lì)需求；事實(shí)上，它是當(dāng)前業(yè)內(nèi)流行的信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，這一儀器提供的波形變化要少于AWG 同等儀器，但具有杰出的穩(wěn)定性及能夠快速響應(yīng)頻率變化。如果DUT 要求典型的正弦波和方波( 及其它)，并能夠在兩個(gè)頻率之間幾乎即時(shí)開(kāi)關(guān)，那么任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器(AFG) 提供了適當(dāng)?shù)墓ぞ?。另一個(gè)特點(diǎn)是AFG 的成本低，對(duì)不要求AWG 通用性的應(yīng)用具吸引力。
　　AFG 的許多功能與AWG 相同，但AFG 設(shè)計(jì)成更加的儀器。AFG 提供了許多*優(yōu)勢(shì)：它生成穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)形狀的波形，特別是重要的正弦波和方波，而且準(zhǔn)確、捷變。捷變是指能夠迅速干凈地從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)到另一個(gè)頻率。
　　大多數(shù)AFG 提供了用戶熟悉的下述波形的某個(gè)子集：
　　正弦波
　　方波
　　三角波
　　掃描
　　脈沖
　　鋸齒波
　　調(diào)制
　　半正弦波
　　當(dāng)然AWG 也能提供這些波形，但當(dāng)前AFG 是為改善輸出信號(hào)的相位、頻率和幅度控制而設(shè)計(jì)的。此外，許多AFG 提供了從內(nèi)部來(lái)源或外部來(lái)源調(diào)制信號(hào)的方式，這對(duì)某些類型的標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試至關(guān)重要。

　　過(guò)去，AFG 使用模擬振蕩器和信號(hào)調(diào)節(jié)創(chuàng)建輸出信號(hào)。全新的AFG 依賴直接數(shù)字合成(DDS) 技術(shù)確定樣點(diǎn)從存儲(chǔ)器中輸出時(shí)鐘的速率。

　　圖16. 任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)( 簡(jiǎn)圖)。
　　DDS 技術(shù)使用一個(gè)時(shí)鐘頻率生成儀器范圍內(nèi)的任何頻率，來(lái)合成波形。圖16 以簡(jiǎn)化形式概括了基于DDS的AFG 結(jié)構(gòu)。
　　在相位累加器電路中，Delta (D) 相位寄存器接收來(lái)自頻率控制器的指令，表示輸出信號(hào)將在每個(gè)連續(xù)周期中前進(jìn)的相位增量。在現(xiàn)代高性能AFG 中，相位分辨率可能會(huì)低到1/230，即約為1/1,000,000,000。相位累加器的輸出作為AFG 波形存儲(chǔ)器部分的時(shí)鐘使用。儀器操作幾乎與AWG 相同，但有一個(gè)明顯例外是波形存儲(chǔ)器一般只包含部分基本信號(hào)，如正弦波和方波。模擬輸出電路基本上是一個(gè)固定頻率的低通濾波器，保證只有感興趣的編程頻率( 沒(méi)有時(shí)鐘人工信號(hào)) 離開(kāi)AFG 輸出。
　　為了解相位累加器怎樣創(chuàng)建頻率，想象一下控制器把值1 發(fā)送到30 位D 相位寄存器。相位累加器D 輸出寄存器將在每個(gè)周期中前進(jìn)360 ÷ 230，因?yàn)?60 度代表著儀器輸出波形的一個(gè)完整周期。因此，D 相位寄存器值1 在AFG 范圍內(nèi)生成頻率低的波形，要求整整2D 增量，創(chuàng)建一個(gè)周期。電路將保持在這一頻率，直到D 相位寄存器加載一個(gè)新值。

　　大于1 的值將更迅速地前進(jìn)通過(guò)360 度，生成更高的輸出頻率 ( 某些AFG 采用不同的方法：它們跳過(guò)某些樣點(diǎn)，從而更快地閱讀存儲(chǔ)器，提高輸出頻率)。變化是相位值由頻率控制器提供，根本不需要改變主時(shí)鐘頻率。此外，它允許波形從波形周期內(nèi)的任何點(diǎn)開(kāi)始。

　　圖17. ( 左) 表示正弦波的一串樣點(diǎn)；( 右) 重建的正弦波。
　　例如，假設(shè)必需生成一個(gè)從周期正向部分峰值開(kāi)始的正弦波?；緮?shù)學(xué)運(yùn)算告訴我們，這個(gè)峰值發(fā)生在90度。因此：
　　230 個(gè)增量 = 360° ; 且90° = 360° ÷ 4; 那么90° = 230 ÷ 4在相位累加器收到一個(gè)等于(230 ÷ 4) 的值時(shí)，它會(huì)提示波形存儲(chǔ)器從包含正弦波正峰值電壓的位置啟動(dòng)。
　　典型的AFG 在存儲(chǔ)器預(yù)編程部分存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波形。從整體上看，正弦波和方波是許多測(cè)試應(yīng)用使用廣泛的應(yīng)用。任意波形保存在存儲(chǔ)器中用戶編程的部分。
　　可以以與傳統(tǒng)AWG 相同的靈活性定義波形。但是，DDS 結(jié)構(gòu)不支持存儲(chǔ)器分段和波形排序。這些高級(jí)功能留給了高性能AWG。
　　DDS 結(jié)構(gòu)提供了杰出的頻率捷變性，可以簡(jiǎn)便地在空中對(duì)頻率變化和相位變化編程，這特別適合任何類型的FM DUT，如無(wú)線和衛(wèi)星系統(tǒng)器件。如果特定AFG的頻率范圍足夠大，那么它為測(cè)試FSK 和跳頻電話技術(shù)( 如GSM) 提供了理想的信號(hào)發(fā)生器。
　　AFG 不能象AWG 那樣創(chuàng)建想得到的幾乎任何波形，但AFG 能夠生成世界各地實(shí)驗(yàn)室、維修設(shè)施和設(shè)計(jì)部門(mén)中常用的測(cè)試信號(hào)。此外，它提供了杰出的頻率捷變性。重要的是，AFG 通常是完成工作經(jīng)濟(jì)的方式。
　　任意波形發(fā)生器 (AWG)

　　不管您在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器檢定中需要由準(zhǔn)確的Lorentzian脈沖定形的數(shù)據(jù)流，還是需要復(fù)調(diào)制RF 信號(hào)測(cè)試基于GSM 或基于CDMA 的手機(jī)，任意波形發(fā)生器 (AWG)都可以生成您想得到的任何波形。您可以使用各種方法，從數(shù)學(xué)公式到“畫(huà)出”波形，創(chuàng)建所需的輸出。

　　圖18. 任意波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)( 簡(jiǎn)圖)
　　從本質(zhì)上看，任意波形發(fā)生器 (AWG) 是一種完善的播放系統(tǒng)，它根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供波形，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)描述了AC 信號(hào)不斷變化的電壓電平。它是一種方框圖看起來(lái)很簡(jiǎn)單的工具。為解釋AWG 概念，我們舉一個(gè)大家熟悉的例子，比如實(shí)時(shí)讀出存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的唱片機(jī)( 在AWG 中是自己的波形存儲(chǔ)器；在唱片機(jī)中是唱片本身)。它們都輸出一個(gè)模擬信號(hào)或波形。為理解AWG，首先必需掌握數(shù)字采樣的廣義概念。顧名思義，數(shù)字采樣是使用樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)定義一個(gè)信號(hào)，這些樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)沿著波形的斜率表示一串電壓測(cè)量。通過(guò)使用示波器等儀器實(shí)際測(cè)量波形，或使用圖形或數(shù)學(xué)技術(shù)，可以確定這些樣點(diǎn)。圖17 ( 左) 說(shuō)明了一串樣點(diǎn)。盡管曲線使其得間隔似乎發(fā)生變化，但所有這些點(diǎn)都以統(tǒng)一的時(shí)間間隔采樣。在AWG 中，采樣的值以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在快速隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 中。

　　通過(guò)使用存儲(chǔ)的信息，可以讀回存儲(chǔ)器位置，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)，在任何時(shí)間重建信號(hào)( 下圖)。圖17 ( 右) 說(shuō)明了結(jié)果。注意AWG 的輸出電路在樣點(diǎn)之間濾波，以連接各個(gè)點(diǎn)，創(chuàng)建干凈的不間斷的波形形狀。DUT 不會(huì)把這些點(diǎn)“看作”離散的點(diǎn)，而是看作連續(xù)的模擬波形。

       圖18 是實(shí)現(xiàn)這些操作的AWG 簡(jiǎn)化的方框圖。

　　AWG提供了幾乎任何其它儀器都不能匹配的通用性。由于其能夠生成可以想到的任何波形，因此AWG 支持從汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)模擬到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)極限測(cè)試的各種應(yīng)用。

　　圖19. 高性能混合信號(hào)發(fā)生器：泰克AWG7000 系列任意波形發(fā)生器。


　　混合信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)和控制功能
　　與作為完整測(cè)量解決方案激勵(lì)單元的角色一樣，混合信號(hào)發(fā)生器的控制和子系統(tǒng)采用專門(mén)設(shè)計(jì)，加快了各種波形類型的開(kāi)發(fā)速度，提供了擁有完整保真度的波形。
　　基本的、經(jīng)常處理的信號(hào)參數(shù)都有自己獨(dú)用的前面板控制功能。比較復(fù)雜的操作及需要頻次較低的操作則通過(guò)儀器顯示屏上的菜單進(jìn)入。
　　Level Control ( 電平控制) 負(fù)責(zé)設(shè)置輸出信號(hào)的幅度和偏置電平。在圖19 所示的信號(hào)發(fā)生器中，前面板上的獨(dú)用電平控制功能可以簡(jiǎn)便地設(shè)置幅度和偏置值，而不必依賴多級(jí)菜單。

　　Timing Control ( 定時(shí)控制) 通過(guò)控制采樣率，設(shè)置輸出信號(hào)的頻率。這里，基于硬件的獨(dú)用控制功能也簡(jiǎn)化了基本水平參數(shù)的設(shè)置。

　　圖20. AWG 用戶界面，其中顯示了用來(lái)選擇菜單的設(shè)置欄。
　　注意，上面的任何參數(shù)都不控制儀器生成的實(shí)際波形。這一功能位于編輯/ 控制屏幕上的菜單中。觸摸面板或鼠標(biāo)選擇感興趣的視圖，其可能會(huì)提供控制功能，在圖形用戶界面中定義順序或數(shù)字輸出設(shè)置，如圖20所示。在啟動(dòng)這樣一個(gè)頁(yè)面后，您只需使用數(shù)字鍵盤(pán)和/ 或通用滾動(dòng)旋鈕填空即可。