标签: 任意波信号发生器

  好久没有提交文章了。今天再次打开博克，感到非常的亲切。我想把这段时间得到的有关测试测量技术方面的信息，和各位朋友们分享一下。 首先从这个PxP新技术开始。   在本文中，我想要比较生成波形的直接数字合成（DDS）技术和逐点（PxP）技术。DDS 技术是当前市场上在 FG/AWG 中应用最广泛的技术。DDS 技术曾广泛用于安捷伦和其他厂家的函数和任意波性发生器（FG/AWG）系列，其中包括广受欢迎的 33120A 和 33220A（目前仍在售）。安捷伦最新的 FG/AWG 系列――33500 系列采用 PxP 技术生成波形，并且是同类产品中目前唯一采用该技术的波形发生器    从理论上说，生成任意波形的最简单的方法是在存储器中存储波形点，然后接连读出这些点，并通过数模转化器输出。读完最后一个点后，发生器会重新跳回第一个点，开始下一个周期。这有时称为“每时钟点”（PPC）生成法。这种方法适合几乎任何长度的波形，而且在每个波形周期，每个点都表达得很确切。这种方法好像是生成任意波形的最直观的方法，但是却有两大缺陷。首先，如果更改波形频率或采样率，时钟频率也必须更改，拥有一个良好的变频时钟会增加成本和仪器的复杂程度。其次，数模转换器的步进式输出不适用于大多数应用，因此需要进行复杂的模拟滤波，来获得平稳的步进输出。由于复杂程度和成本问题，该技术只用于高端波形发生器。    DDS 使用固定的频率时钟和一个或两个滤波器，因此要比 PPC 方法简单和便宜得多。DDS 采用相位累加器在每个时钟周期向输出添加增量，而且累加器的输出显示波形的相位。输出频率与增量成正比，即使将时钟频率固定，也很容易更改频率。累加器的输出经过某类查阅表后，通常会从相位输出转换幅度输出。由于 DDS 不会使用波形存储器中的每个点，所以会生成一个非常接近实际情况的输出。但是，由于是近似输出，因此波形数据在某种程度上会发生改变。DDS 可能会以不可预知的方式跳过和/或重复波形数据。在最好的情况下，这会导致附加抖动（除非波形是正弦曲线）；在最坏的情况下，这会导致严重的失真。波形的一些小特性可能会部分或全部跳过。    33500 系列的 PxP 技术提供高端 PPC 发生器的特性和性能，并具有 DDS 的低成本和易用性。与 PPC 一样，通过逐个读出波形存储器中各个点来生成任意波形。用户的波形数据与 DDS 相比，并没有做出任何修改，因此 PxP 能够更可靠地重新生成波形。33500 系列提供多种波形滤波器以供选择－－一个用于平坦度、一个用于宽频率响应、一个用于最佳的步进响应――但是通过 PxP，滤波器阻止频率自动跟踪采样率，因此波形不会随频率的调整而更改形状。另外，PxP 不会出现困扰 DDS 发生器的抖动或波形失真。   作为 PxP 与 DDS 的实例，我使用 1000 个点生成一个脉冲波形，在脉冲上生成 7 个幅度值递减的尖峰。每个尖峰都由一个单波形点生成。我将波形加载至采用 PxP 技术的 Agilent 33522A 和采用 DDS 技术的 Agilent 33220A――与目前市场上的大多数 FG/AWG 一样采用 DDS 技术。在 3 个不同的频率上操作波形：50 KHz、100 KHz 和 200 KHz。如下图所示，在每个频率上捕获示波器信号（点击放大）。PxP 波形显示为**，DDS 波形显示为绿色。                 上方的屏幕显示的是 50 KHz 波形，清晰地显示了每个脉冲的全部 7 个尖峰。中间的屏幕快照显示 100 KHz 波形，如图所示 DDS 技术无法重新创建任何尖峰。下方的屏幕快照是 200 KHz 波形，此时 DDS 技术只能生成 3 个尖峰。由于 50、100 和 200 都是 DDS 发生器时钟速率的倍数，尖峰存在与否都是恒定的。频率设置不是时钟的倍数时，波形中实际显示的尖峰将是在每个新周期内脉冲的不同点上。这就是一些 DDS 波形具有不可预知性的原因。 例如，在 PxP 技术的低抖动实例中，将每个 50 KHz 信号输入到无间隙采样计数器，并执行 100 次连续频率测量。100 次 PxP 测量的标准偏差是 15 uHz，100 次 DDS 测量的标准偏差是 280 uHz。 较之 DDS 技术，PxP 技术以相同的成本对这类信号的质量进行了很大改进。 PxP 技术由于成本的原因，过去仅用在高端的测试设备中。如今，随着技术的发展，这个高端的技术已经用在了经济型的产品中。我相信 FG/AWG 市场已开始从 DDS 转向 PxP。