原创 控制波形发生器的误差 (经验提示）

在3月17日的文章有奖辩论：究竟该相信谁，示波器还是信号发生器？ 中， 我们谈到了信号源输出信号幅度和示波器测量不一致的问题。 同时，在5月8日的文章减少示波器幅度测量误差的小经验 中也谈到了适当的使用方式， 能有效减少示波器测量误差。那么，信号发生器是否也会出错呢？答案是肯定的。对于较为简单的标准函数信号，例如正弦波、方波、三角波等，输出波形的误差， 通常与仪器性能有关，包括垂直分辨率、总谐波失真、过冲的技术指标。以安捷伦的33521B 30MHz波形发生器为例，这些指标分别为：

1．  垂直分辨率：采用16bit 的DAC， 最小输出幅度1mV。　其它产品基本是14bit

2．  总谐波失真（TDH）：0.04%，只有竞争对手的1/5

3．  幅度平坦度：+/- 0.1dB 

4．  脉冲和方波的过冲：< 2%

这些硬指标，一定程度决定了信号的质量。但对于更为复杂的任意波形，则要从更深的层面老考虑这这个问题， 那就是传统的DDS波形发生器技术。我们来看以下这个波形。 这是一个50kHz方波上叠加了7个小脉冲。 用安捷伦的33220A DDS波形发生器产生的。

但如果我们将方波频率提升到100kHz, 再看下图：

方波上的7个小脉冲全部消失了！ 这是为什么呢? 这就是DDS波形发生技术存在的缺陷造成的。

在DDS技术中，采用的固定DDS时钟采样。假设以上的这个波形用2000个点来描述，放在了波形存储器中， DDS时钟的采样速率是100MSa/s。 如果要在一个周期中输出所有2000个波形点， 那么这个信号的最高频率是= 100MHz/2000 =50KHz. 如果我需要这个波形输出频率达到100kHz，波形发生器就不得不遗漏掉一半的点。这就是为什么DDS的波形发生器在产生复杂的任意波形时，存在比较严重的波形失真的问题。

为了解决这个问题，包括安捷伦公司在高端波形发生器中采用的是逐点发的波形生成技术，有时也称    为PxP技术。这种技术采用的是可变的时钟，根据信号的输出频率要求，动态连续调整采样率， 以确保波形存储器中每一个点都能输出。但由于这种技术实现难度和成本都很高，只有在一些高端设备中才使用。不过最近安捷伦在新的Trueform 系列的波形发生器中采用了这项技术，价格与传统的DDS相当。

以下两种截图就是用安捷伦33522B 30MHz的Trueform波形发生器，产生同样的信号。可以看到，即使将方波频率提升到200kHz, 信号仍然非常完整。

总之，波形发生器的一些硬指标，规范它输出标准波形的精度。而对于更为复杂的波形，如果出现失真的现象，就要考虑是否由于本身技术的缺陷造成的了

关于Trueform和DDS的技术比较，可以观看优酷上的视频：