第1节 - 信号源及电信号的基本特征
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第1节 - 信号源及电信号的基本特征
信号源 - 产生用于测量用的激励信号
所有电子产品都是用电信号对物理世界进行表征和计算的过程
典型的电子产品系统构成
电子产品测量系统构成
产生激励信号：
模拟波形
数字数据模式
调制信号
刻意产生的噪声
作用
检查每一级电路的增益、频率响应，对接收端进行校准
信号源提供用于测试电路的各种波形，一般来讲都是低功率的
验证（ Verification） - 分析数字调制
定标（Characterization）- 测试D/A和A/D转换器
压力/临界点 测试 - 通信接收机的压力测试
电路分析举例 - 网络响应测试
信号时域响应举例
频域响应
信号发生器产生的信号主要特性
波形
常用波形
任意函数（AFG）
正弦波 - 是否存在失真、非线性、谐波？
方波 - 重复方波脉冲，用作时钟或测试运放的快速转换特性
锯齿波 - 缓慢上升、快速下降，用于控制模拟示波器或电视扫描
三角波 - 上升、下降时间相同
阶梯波 - 从一个电平快速变化到另一个电平
脉冲信号 - 快速上升时间、持续幅度、快速下降
调制波形
模拟调制
数字调制
其它
任意波形（AWG） - 一般是包括无法用函数表示的其它波形
模拟信号波形特征
分支主题
脉冲信号特征
上升时间： 脉冲边沿从低电平到高电平的时间
下降时间：脉冲边沿从高电平到低电平的时间
脉冲宽度： 脉冲从低到高，再从高到低的时间，以全电压的50%为测量基准
脉冲信号占空比/延时
信号幅度特性
参数
幅度 - 准确度、调节的分辨率
动态范围 - 从最小信号到最大信号的跨度（dB）
直流偏移 - 在交流信号上叠加的直流分量
输出阻抗 - 一般为50
与幅度测量相关的一些指标
信号时间特性 - 频率
参数
频率范围
频率准确度
频率稳定度
可调频率精度
信号时间特性 - 相位
信号的差分传输
差分信号抗共模干扰能力强，
但要注意走线，否则会导致脉冲噪声
复合信号
调制波形：
模拟调制
数字调制
脉宽调制
正交调制
数字模式和格式
伪随机数据流
种类
函数发生器 - 输出标准的波形
模拟函数发生器 - 成本低、使用简单、频率无上限
产品图片
功能框图
电路实现
单芯片模拟函数发生器MAX038
数字函数发生器
构成 - DDS+DAC的方式，可调精度高
功能框图
扫频函数发生器
任意波形/函数发生器 （AWG/AFG） - 产生由用户定义的波形
射频信号发生器
矢量信号发生器
音频信号发生器
逻辑信号源：输出脉冲或模式等数字模式
脉冲发生器 - 从小的输出数字驱动产生方波或脉冲串
输出电平
周期、频率
脉宽、占空比
延时
单脉冲、重复脉冲
同步输出
模式发生器（数据发生器） - 可以产生很多通道的数字模式
多功能口袋仪器
Analog Devices的M2K
Digilent的AD2
其它DIY
主要信号源厂商
包含矢量信号发生器、模拟信号发生器、基带及调制发生器。
主要产品列表
主要产品列表
构成基础 - DDS
DDS的构成
DDS - Director Digital Synthesis
是一种用于通过单个固定频率的参考时钟信号生成任意波形的频率合成器
频率和相位都可编程，不需要改变外围器件，全软件控制
通过DDS产生三种常用的信号
正弦波：通过查找波表
锯齿波： 相位累加器
方波：相位累加器的最高位
DDS的应用
信号分析：信号发生器、函数发生器
通信系统：通信系统的本地振荡器、混频器、调制器
语音合成
数字锁相环 DPLL
生物医疗
DDS的优点
可以便捷地生成“任意”波形
精细的频率调整分辨率以及更高的频率捷变性能
输出频率切换时可以保证精确的相位控制
比参考源晶振相位噪声小的相位噪声
它是一个前馈系统，所以有很好的近载波相位噪声性能，DDS将参考时钟的相位噪声降低了Fclk/Fo
参考时钟的抖动直接影响了输出信号的抖动，此抖动相对于输出信号的周期比例很小
DDS的最高输出频率为Fclk/2，输出信号的相位噪声永远会比参考时钟信号的相位噪声低至少6dB
在远离载波的频率区间，DDS的相位噪声本地为DAC量化噪声本底和参考时钟相位噪声本底的幂和
DDS的缺点
NCO位数截断导致的杂波
相位截断误差
相位轮
截断导致的结果
高阶奈奎斯特镜像导致的交互杂散
DAC带来的在大的频率偏移情况下比较高的噪声底线
AWG的构成
原理
控制及显示
课后阅读及思考
基础教程
问题：
如果自制一个信号发生器，需要几个主要部分？
信号发生器DAC的转换频率如何选取？
信号发生器DAC的转换精度如何选取？
信号发生器产生的信号幅度一般范围为多少？
如何调节输出信号的幅度？频率？
对信号发生器的供电电源有什么要求？
信号发生器的频率调节精度与什么有关？
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硬禾发布2021-05-13
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