原创 我们拆了两代安捷伦函数发生器(二)

2016-3-21 23:02 4257 23 26 分类: 消费电子

在上次的介绍里,我们拆了老一代的安捷伦函数发生器33220A,分析了它的内部结构。作为一款传统的DDS函数发生器,它的jitter和THD指标都远低于新的33500系列,厂家将原因归结为独创的TrueForm技术。所以我们这次再来拆解一下33522B,看看TrueForm技术到底是什么东西,它与传统的任意波发生器AWG中使用的可变采样时钟技术是否相同。

 

下图是等待拆解的33522B,已经被脱光,且情绪稳定。

 

bare.jpg
 
拆解方式与33220A相同,去掉后面板两个螺丝后,褪下金属外框就可以看到主电路板了。第一感觉是,内部电路复杂度并没有什么提升。
 
pcb.jpg
 
 

FPGA沿用ALTERA,型号改为Cyclone III,最高可以工作在500MHz主频下,有39600个逻辑单元,比33220A里面那片大了6倍。从数字信号的运算速度和处理能力上都有大幅度提高。DAC用的是AD9747,这是一块16Bit,250MHz的DAC芯片。对比一下,33220A用的是AD9744,14Bit,65MHz的DAC芯片,工作在50MHz。DAC速度提升了5倍,分辨率从14Bit提升到16Bit。DAC输出的模拟信号经过一组固定的滤波电路后,输入到放大器电路。这里我们也没有看到AWG中对应不同采样率所设计的多组抗混叠滤波器。

 
fpga_sm.jpg
 
 

主时钟用了一块Rakon的10MHz的TCXO晶振,这块晶振的指标比33220A也有很大提升。上面还固定了一个白色的塑料罩,防止散热风扇带动的空气流动,对晶振周围产生大幅度温度变化。

 
clock.jpg
 
 

10MHz时钟信号经过分频和锁相芯片AD9517(下图,就在10MHz晶振的背面),生成频率更高的250MHz时钟信号。用于FPGA和DAC芯片。这里非常奇怪的地方是,AWG任意波发生器所需要的可变采样时钟并没有出现,33522B仍然使用了固定的采样时钟,只是频率远远高于33220A。

 
pll_sn.jpg
 
 

输出波形会经过几组幅度不同的放大器电路,通过继电器在不同的放大器之间进行连接。所以改变信号幅度时可以听到继电器切换的响声。

 
amp.jpg
 

另外,与33220A不同的是,主CPU与时俱进的改换成意法半导体的SPEAR600工业级ARM9芯片,仪表的操作系统Win CE就运行在这块芯片上。芯片自带LAN/USB接口。这块小电路板被固定在主电路板背面靠近前面板处的插槽里(下图)。

 
cpu.jpg
 
 

看到这里,我们发现33522B在硬件结构上与33220A并没有产生太大的区别,我们并没有看到AWG所需要的可变采样时钟,也没有看到多组复杂的抗混叠滤波器。当然,大幅度提高的采样时钟频率以及ADC的分辨率,都会对AFG的关键指标产生正面影响。

 

那么所谓的TrueForm技术,和点对点刷新(Point-by-point)技术,难道就是把采样时钟提高5倍的DDS这么简单么?

 

 

interpolation.jpg
 

如果我们查看Keysight在技术文档中提供的TrueForm原理图(上图),与传统DDS结构相比较,最大的区别出现在DAC之前的数据内插(Interpolation)步骤。

 

TrueForm仍然使用了固定的采样时钟,为达到改变频率的效果,它所做的事情与DDS正好相反。它使用内插算法,在波形存储器的两个相邻点中,插入数量不同的数据点。插入点数越多,则频率越慢,插入越少,则频率越快。通过改变插入数据点的数量,就可以达到调整输出波形频率的目的。

 

这样的好处是,可以使DAC输出更加平滑,减少DDS结构由于数据抽取而造成的波形抖动现象。另外由于采样频率固定,所以在DAC输出端使用一组抗混叠滤波器就可以完成抗混叠滤波,降低了硬件成本和复杂度。所以当我们对比两代函数发生器,两者在硬件结构上几乎没产生区别,只是FPGA上的数字信号处理算法变得更加复杂。这真是非常天才的做法,请允许我们对Keysight的工程师表示一下崇拜。

 

篇幅限制,请大家关注我们的公众号EENuts继续阅读,或者扫描二维码如下:

 

 

qrcode_for_gh_eb5512577cf9_258.jpg
 
 

文章评论3条评论)

登录后参与讨论

用户1454308 2016-3-23 10:42

Good

用户1277994 2016-3-22 10:41

支持博主这样拆解分析文章!

用户1867767 2016-3-21 23:10

Keysigth 函数发生器33522B 拆解

用户651104 2010-11-29 10:56

unique female angle to observe

用户749353 2010-10-31 10:41

Very good observation Alice. Fred

用户743580 2010-10-27 11:14

提起高通就郁闷~ CDMA手机这么贵高通功不可没,电信拼命推,华为中兴拼命造终端,大头都被高通拿走,没有核心技术,始终是***啊

用户1574516 2010-10-11 02:20

继续努力

用户1557247 2010-10-9 08:08

走过

用户751411 2010-10-3 16:50

在海外市场上对华为手机质量的评价不是很好。不知各位有何看法?

用户847252 2010-9-30 12:37

虽是节前娱乐小点,但细细品尝来,则别有一番风味。谢了!
相关推荐阅读
用户1867767 2016-03-13 21:59
我们拆了两代安捷伦函数发生器(一)
我们最近凑齐了安捷伦的两代函数发生器,一台是33220A,20MHz单路输出。一台是2014年推出的双通道30MHz带宽的33522B。在宣传资料中,我们可以看到这对亲父子使用了不同的技术,332...
用户1867767 2016-01-29 14:32
七位半万用表终极性能评测(三)
书接上文,继续我们的评测对比:1欧姆标准电阻源     下面是电阻啦。两台设备都支持最高1G欧姆的测量量程,并提供两线,四线以及偏置补偿测量功能。DMM7510还提供了干电路测试...
用户1867767 2016-01-29 14:12
七位半万用表终极性能评测(二)
继续上一篇七位半万用表的评测:   3A标准电流源       下一步是直流电流测试。两台表都可以在其中一个电流端口达到3A,而另一个独立端口则可以达到10A测量能力...
用户1867767 2016-01-29 13:59
七位半万用表终极性能评测(一)
前面有关安捷伦 (Keysight)和 吉士利(Keithley)七位半万用表的评测对比文章受到了一些读者的质疑。有一些偏激的读者甚至留言怀疑我们来黑Keysight,并认为我们的评测方法太...
用户1867767 2016-01-27 10:28
Keihtley 和 Keysight 七位半万用表指标和性能对比
在上次的文章中,我们介绍了吉时利(Keithley)与前安捷伦(Keysight)的新款七位半万用表外观和操作界面对比,也就是大家所说的颜值,不知道大家更喜欢哪款,审美这东西没有统一标准,对工程师...
我要评论
3
23
关闭 站长推荐上一条 /2 下一条