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新浦京澳门娱乐:基于DDS的任意波形 函数发生器之间的差别



在电子测试丈量中,常常要求旌旗灯号源,天生只有在外部供给时才会有的旌旗灯号。旌旗灯号源可以供给“已知优越”的旌旗灯号,或者在其供给的旌旗灯号中添加可重复的数量和类型已知的掉真(或误码)。这是旌旗灯号源最大年夜的特征之一,由于仅应用电路本身,平日弗成能正好在必要的光阴和地点创建可猜测的掉真。从设计查验到检定,从极限和余量测试到同等性测试,旌旗灯号源可以用于数百种利用。

是以,有多种旌旗灯号源布局可供选择也就不够为奇了,而每种布局都有各自的优点、功能和经济性,适用于特定的用途。在本文中,我们将对照两种旌旗灯号发生布局:一种用于随意率性波形/ 函数发生器中,一种用于随意率性波形发生器中。选择结果在很大年夜程度上取决于利用。

懂得旌旗灯号发生措施

随意率性波形/ 函数发生器(AFG)经由过程读取内存的内容,来同时创建函数波形和随意率性波形。大年夜多半今世AFG 采纳直接旌旗灯号合成(DDS)技巧,在广泛的频率范围上供给旌旗灯号。

随意率性波形发生器(AWG)基于真正可变时钟布局(平日称为“ 真正的arbs*1”),适用于在所有频率上天生对照繁杂的波形。AWG 也读取内存的内容,但其读取要领不合(后面进行了先容)。处置惩罚先辈通信和谋略单元的设计职员选择AWG,驱动采纳繁杂调制和带有非常事故的高速旌旗灯号。结果,AWG 盘踞了钻研、开拓和工程利用的最高层。

这两种布局在波形天生措施上有着很大年夜差异。本技巧简

介评论争论了基于可变时钟的随意率性波形发生器和基于DDS的随意率性波形/ 函数发生器之间的区别。

透过前面板:对照两个平台

AWG:观点简单,机动性最大年夜

只管AWG 在这两种布局中加倍机动,但AWG 的底层波形天生技巧异常简明。AWG的播放规划可以视为“反向取样”。

这是什么意思呢?看一下旌旗灯号取样平台-- 示波器,它经由过程在继续时点上数字化模拟旌旗灯号的电压值,来采集波形,其取样频率取决于用户选择的时钟速度。获得的样点存储在内存中。

AWG的流程相反。AWG开始时波形已经在内存中。波形占用指定命量的内存位置。在每个时钟周期中,仪器从内存中输出另一个波形样点。因为代表波形的样点数量是固定的,是以时钟速度越快,读取内存中波形数据点的速率越快,输出频率越高。换句话说,输出旌旗灯号频率完全取决于时钟频率和内新浦京澳门娱乐存中的波形样点数量*2。图1 中简化的方框图概括了AWG 布局。

AWG 的机动性源自其内存中存储的波形。波形可以采取任何外形;它可以有随意率性数量的畸变,或根本没有畸变。在基于PC 的对象的赞助下,用户可以开拓人们想获得的险些任何波形(在物理限定内!)。可以在仪器能够天生的任何时钟频率上,从内存中读取样点。不管时钟因此1 MHz运行照样以1 GHz运行,波形的外形相同。

*1 工程师平日应用“arb” 来指新浦京澳门娱乐任何类型的随意率性波形发生器。

*2 当然任何AWG 型号都有最大年夜内存容量。波形占用的深度可能要小于整个容量。

AFG 在高频中采取高效的快捷要领

AFG也应用存储的波形,作为输出旌旗灯号的根基。其样点读数中涉及时钟旌旗灯号,但结果类似。

AFG 的时钟以某个固定速度运行。因为波形样点的数量在内存中也是固定的,是以AFG 如何才能在更改频率上供给波形呢?例如,想象一下您正在应用一部AFG,它存储由1000 个样点组成的波形,以1 MHz 的固定速度输出。输出旌旗灯号的周期将正好固定在1 ms (1kHz)。很显着,单频旌旗灯号源在大年夜多半利用顶用途有限。是以,DDS 技巧供给了一个办理规划。基于DDS的仪器不读取每个样点,而是读取不到1000 个样点,来重修波形。

图2 是范例的简化的AFG 布局,此中包括DDS 段。输出旌旗灯号由时钟、代表相位值的存储的二进制数字及波形内存的内容构成。

如前所述,AFG维持固定的系统时钟频率。360度时钟周期散播在所有波形样点中,DDS 段根据波形长度及用户选择的频率自动确定相位增量。

高频设置会导致大年夜的相位增量,使AFG 在经由过程360 度周期时迅速向前跳,供给高频旌旗灯号。低频值导致小的增量,触发相位累加器以较低的步长步进经由过程波形样点,

以致会重复各个样点,构成360度,天生频率较低的波形。

这一决策背后的数学运算越过了本文的评论争论范畴。可以这样讲,AFG根据自己的内部算法跳过选择的波形数据点。因为相位增量措施,它并不是在每个周期中不停跳过相同的样点数。AFG为天生变更的波形和频率供给了一种快捷要领,但终极用户不能节制跳过哪些数据点。

这一定对输出波形保真度造成必然的影响。具有继续外形的波形(正弦、三角形等等)平日不是问题,但可能会影响当前数字情况中常见的带有快速转换的旌旗灯号,如脉冲和瞬变。例如,假设在新的电信互换机元件长进行极限测试。测试波形是一串二进制脉冲,此中一个脉冲在上升沿上有一个瞬变。在某些频率上,DDS相位增量可能会刚好跳过瞬变,而不会作为旌旗灯号的一部分在时钟中输出瞬变。对被测器件(DUT),旌旗灯号类似于没有滋扰的脉冲流,因为缺少任何实际“极限”,这种极限测试是无效的。

表1. AFG 与AWG 取样特征对照

AFG布局的实现资源要低于全功能AWG对象集。结果,它异常经济,可以供各个工程师和科研职员应用。此外,AFG拥有某些独占的机能上风。部分领先型号拥有任何波形发一生台中最优秀的频率捷变性,即能够在不合频率之间平滑切换,而不会在旌旗灯号中孕育发生不继续点。

表1 概括了AFG 平台和AWG 平台的时钟和内存特征。

深入细节

为更好地对照AWG和AFG布局,我们将进行简单的“案例阐发”。我们新浦京澳门娱乐将考察这两个平台处置惩罚定义输出波形的样点的要领。

这一对照涉及三种仪器:最大年夜取样速度1 GS/s的AFG;最大年夜取样速度1 GS/s的AWG #1;最大年夜取样速度2 GS/s 新浦京澳门娱乐的AWG #2。

我们的目标是在3 MHz - 20 MHz 的频率范围内天生一个正弦波。这两台AWG和AFG都在100点的取样内存新浦京澳门娱乐中装有一个正弦波周期。图3显示了这三个平台的特征如何影响其义务处置惩罚要领。

这三种对象都以1 GS/s 的取样速度读取100 个点,天生10 MHz 正弦波(图3 中的中心行):

图3. T 治理输出旌旗灯号频率的三种措施。

AFG 的DDS 单元收到敕令,在输出上供给10 MHz,它谋略出1 GS/s 时钟每摆动一下增添1 个点。它打仗到100 个样点中的每个点。

两个AWG中的时钟都被手动设置为1 GS/s,它们也读取100 个点,天生10 MHz 波形。

在把输出频率设为3 MHz (底部行),其措施呈现不同:

AFG 的时钟仍以1 GS/s 的固定速度运行。但现在,DDS把增量自动设成时钟每摆动一下0.3个点;也便是说,各个数据点重复三次或四次。

两个AWG中的时钟频率必须手动降到300 MS/s。时

钟现在更慢地读过样点,天生3 MHz 的输出频率。

现在,输出频率必须前进到20 MHz。这三个平台以不合要领欢迎这一寻衅:

AFG 的DDS 单元把取样增量设为两个样点。它每隔一个样点读取一个样点,共应用50个点定义波形。其长度只是读取100个点的一半。结果是一个20 MHz输出旌旗灯号。

与所有AWG 在任何频率设置上一样,AWG #1 时钟每摆动一下读取一个样点。然则,因为其最大年夜取样速度是1 GS/s,是以它不能在50 ns 的20 MHz 正弦波周期中读取100个点。是以,必须经由过程用户有意干预,把存储的波形图像下降到统共50 个点。结果是一个20 MHz 输出旌旗灯号。

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