原创 使用函数和任意波形发生器生成差分信号

单端信号以能够与其他信号共享的普通标准（例如地面）为参考，因此单端信号只需要单一路径或线路。差分信号由一对路径组成，这对路径在任何时候都专用于单个信号，一个路径比另一个路径的潜在使用率高一些。由于差分信号需要双线路而不是单线路，因此会增加复杂程度，但是它们提供许多超越单端信号的性能优势。

差分信号的优势包括出色的信噪比、极少的时序误差和较低的串扰。这些优势使差分信号广泛应用于各种应用，例如 ADC 输入、仪器放大器、测量传感器（诸如加速计）和通信信号。工程师设计和测试使用差分信号的器件时，仿真差分信号来进行测试将极具挑战性。这些挑战是由以下原因引起的：大多数函数/任意波形发生器（FAWG）具有单端输出；生成差分信号的仪器可能十分昂贵。本文将介绍两种生成低成本差分信号的方法：使用 FAWG 和一些定制硬件或使用 2 通道 FAWG

一种在单端信号源的输出端使用定制硬件生成差分信号的方法是：如图所示，使用差分放大器电路设计。

 

差分电路中的电阻器的增益值应为 1，直流偏置的应设置为 0 V。创建电路时，应尽可能缩短信号路径和配线，以保持低寄生电抗效应，从而实现良好的信号完整性。

 

FAWG 具有两个单端通道（从地面隔离），可将通道组合成一个差分信号通道。由此，需要将每个通道的两个“低”或“常见”连接结合在一起。如图所示，一个通道的“高”连接必须用作差分信号的高信号路径，另一个通道的“高”连接必须用作逆返回线路或低信号路径。

 

 

 

除了两个通道以外，在具有通道跟踪能力的双通道 FAWG 上也很容易完成此任务，例如 Agilent 33522A 双通道函数/任意波形发生器。该特性使您能够生成从通道 1 到通道 2 的输出信号的倒置镜像，这正是生成差分信号不可或缺的。此外，借助此功能，您只需设置一个通道的任意或内置波形，波形的倒置版本将自动跟踪其他通道。否则，您便需要设置两个通道的任意或内置波形，并使用触发尝试同步输出这些波形。

 

例如，使用差分输入高分辨率数字转换器测量和捕获 3 个信号。所用的实例信号为 500 KHz 方波。下图显示了数字转换器的信号屏幕快照。3 个信号为：

 

1. **信号是连接到单端 FAWG 的差分放大器输出端的差分信号
2. 绿色信号是 33522A 的两个通道生成的差分信号输出
3. 紫色信号是在差分放大器输入之前单端 FAWG 的输出