信號源或稱振蕩器就是我們通常所說的信號發(fā)生器,,是用來產(chǎn)生各種電子信號的儀器,,在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 信號發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號發(fā)生器及任意波形發(fā)生器,,它既可輸出標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)信號,,也可以產(chǎn)生由用戶定義的非標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)波形(任意波形)信號,,并且有豐富的模擬調(diào)制(AM,F(xiàn)M,,PM)和數(shù)字調(diào)制 (FSK,,PSK)功能,,而函數(shù)波形發(fā)生器在設(shè)計上又區(qū)分為模擬及數(shù)字合成二種方式。
下面列表就是信號發(fā)生器安波形的分類:
正弦信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
函數(shù)信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
掃頻信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
脈沖及數(shù)字信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
調(diào)制信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
噪聲及偽隨機(jī)信號發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
任意波形發(fā)生器(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
按基波頻率分類(包括PCI,、PCIe,、USB、PXI總線卡)
超低頻信號源 0.0001~1000Hz
低頻信號源 1Hz~200KHz
視頻信號源 10Hz~10MHz
高頻信號源 200KHz~300MHz
任意波形發(fā)生器是信號源的一種,,任意波形發(fā)生器具有信號源所有的特點(diǎn),。我們傳統(tǒng)都認(rèn)為信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號(各種波形),然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù),??梢娦盘栐丛陔娮訉?shí)驗和測試處理中,并不測量任何參數(shù)而是根據(jù)使用者的要求,,仿真各種測試信號,,提供給被測電路,以達(dá)到測試的需要,。
虛擬信號發(fā)生器與傳統(tǒng)臺式信號發(fā)生器不同的是:虛擬信號發(fā)生器是借助電腦來產(chǎn)生各種信號,,各種操作是在電腦中完成的,波形的顯示也是在電腦中實(shí)現(xiàn)的,有PCI,、PXI,、PCIe、LXI,、USB各種總線與電腦連接,, 而臺式機(jī)顯示部分和輸出操作是融為一體的。
信號源有很多種,,包括正弦波信號源,,函數(shù)發(fā)生器、脈沖發(fā)生器,、掃描發(fā)生器,、任意波形發(fā)生器、合成信號源等,。一般來講任意波形發(fā)生器,,是一種特殊的信號源,綜合具有其它信號源波形生成能力,,因而適合各種仿真實(shí)驗的需要,。
一,、函數(shù)功能,,仿真基礎(chǔ)實(shí)驗室設(shè)計人員的環(huán)境
函數(shù)信號發(fā)生器是使用最廣的通用信號源,函數(shù)信號發(fā)生器能提供正弦波,、鋸齒波,、方波、脈沖串等波形,,有的還同時具有調(diào)制和掃描能力,,眾所周知,在我們的基礎(chǔ)實(shí)驗中(如大學(xué)電子實(shí)驗室,、科研機(jī)構(gòu)研究實(shí)驗室,、工廠開發(fā)實(shí)驗室等),我們設(shè)計了一種電路,,需要驗證其可靠性與穩(wěn)定性,,就需要給它施加理想中的波形以辨別真?zhèn)巍H缥覀兛墒褂眯盘栐吹腄C補(bǔ)償功能對固態(tài)電路控制DC偏壓電平;我們可對一個懷疑有故障的數(shù)字電路,,利用信號源的方波輸出作為數(shù)字電路的時鐘,,同時使用方波加DC補(bǔ)償產(chǎn)生有效的邏輯電平模擬輸出,觀察該電路的運(yùn)行狀況,,而證實(shí)故障缺陷的地方,。總之利用任意波形發(fā)生器這方面的基礎(chǔ)功能,能仿真您基礎(chǔ)實(shí)驗室所必須的信號,。
二,、任意波形,仿真模擬更復(fù)雜的信號要求
眾所周知,,在我們實(shí)際的電子環(huán)境所設(shè)計的電路在運(yùn)行中,,由于各種干擾和響應(yīng)的存在,實(shí)際電路往往存在各種信號缺陷和瞬變信號,,例如過脈沖,、尖峰、阻尼瞬變,、頻率突變等(見圖1,,圖2),這些情況的發(fā)生,,如在設(shè)計之初沒有考慮進(jìn)去,,有的將會產(chǎn)生災(zāi)難性后果。例如圖1中的a處過尖峰脈沖,,如果給一個抗沖能力差的電路,,將可能會導(dǎo)致整個設(shè)備“燒壞”。確認(rèn)電路對這樣一個狀況敏感的程度,,我們可以避免不必要的損失,,該方面的要求在航天、軍事,、鐵路和一些情況比較復(fù)雜的重要領(lǐng)域尤其重要,。
由于任意波形發(fā)生器特殊的功能,為了增強(qiáng)任意波形生成能力,,它往往依賴計算機(jī)通訊輸出波形數(shù)據(jù),。在計算機(jī)傳輸中,通過專用的波形編輯軟件生成波形,,有利于擴(kuò)充儀器的能力,,更進(jìn)一步仿真模擬實(shí)驗。同時由于編輯一個任意波形有時需要花費(fèi)大量的時間和精力,,并且每次編輯波形可能有所差異這樣有的任意波形發(fā)生器,,內(nèi)置一定數(shù)量的非易失性存儲器,隨機(jī)存取編輯波形,,有利于參考對比;或通過隨機(jī)接口通訊傳輸?shù)接嬎銠C(jī)作更進(jìn)一步分析與處理,。
三、下載傳輸,,更進(jìn)一步實(shí)時仿真
在一些軍事,、航空,、交通制造業(yè)等領(lǐng)域中,有些電路運(yùn)行環(huán)境很難估計,,在實(shí)驗設(shè)計完成之后,,在現(xiàn)實(shí)環(huán)境還需要作更進(jìn)一步實(shí)驗,有些實(shí)驗的成本很高或者風(fēng)險性很大(如火車高速實(shí)驗時鐵軌變換情況,、飛機(jī)試機(jī)時螺旋槳的運(yùn)行情況等),,人們不可能長期作實(shí)驗判斷所設(shè)計產(chǎn)品(例如高速火車、飛機(jī))的可行性和穩(wěn)定性等;我們就可利用有些任意波形發(fā)生器波形下載功能,,在作一些麻煩費(fèi)用高或風(fēng)險性大的實(shí)驗時,,通過數(shù)字示波器等儀器把波形實(shí)時記錄下來,然后通過計算機(jī)接口傳輸?shù)叫盘栐?,直接下載到設(shè)計電路,,更進(jìn)一步實(shí)驗驗證。
綜上所述,,任意波形發(fā)生器是電子工程師信號仿真實(shí)驗的最佳工具,。我們選購時除關(guān)心傳統(tǒng)信號源的缺陷——頻率精度、頻率穩(wěn)定度,、幅度精度,、信號失真度外,更應(yīng)關(guān)心它編輯與波形生存和下載能力,,基于PC的波形發(fā)生器卡在二次開發(fā)方面有著臺式發(fā)生器不可比擬的優(yōu)勢,,可以自編程輸出你所要的波形,并嵌入在你自己的系統(tǒng)中,,同時也要注意它的輸出通道數(shù),,以便同步比較兩信號的相移特性,,更進(jìn)一步達(dá)到仿真實(shí)驗狀態(tài),。
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