完整的測量系統

一提到電子測量，可(ke)能進(jin)入人們(men)腦海的第(di)一個東西(xi)是采(cai)集(ji)儀(yi)器，其通常是示波器或邏輯分析(xi)儀(yi)。但(dan)是，只(zhi)有(you)在(zai)(zai)能夠(gou)采(cai)集(ji)某類(lei)信(xin)(xin)號時，這些(xie)工具才能進(jin)行測量。在(zai)(zai)許(xu)多(duo)情況下(xia)，這些(xie)信(xin)(xin)號是沒有(you)的，除非在(zai)(zai)外(wai)部提供信(xin)(xin)號。

例如，應力測(ce)量(liang)放(fang)大(da)(da)器(qi)不生(sheng)成信號(hao)(hao)，而只(zhi)是提高其(qi)(qi)從傳(chuan)感器(qi)中收(shou)到的(de)信號(hao)(hao)功(gong)率。類似的(de)，數字地址總(zong)線上的(de)復用器(qi)也不發起信號(hao)(hao)，而是引導(dao)來自計(ji)數器(qi)、寄存器(qi)和其(qi)(qi)它單元的(de)信號(hao)(hao)流量(liang)。但不可避(bi)免(mian)的(de)是，必需在連接饋電的(de)電路之前(qian)測(ce)試(shi)放(fang)大(da)(da)器(qi)或(huo)復用器(qi)。為使用采集(ji)儀器(qi)測(ce)量(liang)這些器(qi)件的(de)行為，您必須(xu)在輸入上提供激勵信號(hao)(hao)。

再舉一個例(li)子，工程師必須(xu)檢定新出現的(de)(de)電路，保證新硬件在全系列(lie)操(cao)作范(fan)圍及之(zhi)上(shang)的(de)(de)范(fan)圍內滿足設(she)計(ji)規(gui)范(fan)，這(zhe)(zhe)稱為余量(liang)測(ce)試或極限測(ce)試。這(zhe)(zhe)一測(ce)量(liang)任務要(yao)求完整的(de)(de)解決方案(an)，這(zhe)(zhe)個解決方案(an)要(yao)能夠生成(cheng)信號(hao)及進行測(ce)量(liang)。數字電路的(de)(de)檢定系列(lie)工具(ju)與模(mo)擬 /混合信號(hao)電路不同，但這(zhe)(zhe)兩者都必須(xu)包括激勵儀(yi)器(qi)和采(cai)集(ji)儀(yi)器(qi)。

信號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)或信號(hao)源(yuan)是與采集儀器(qi)配套使用的激勵(li)(li)源(yuan)，構成(cheng)了完整測量(liang)解(jie)決方案的兩(liang)個單元(yuan)。這兩(liang)個工具接在(zai)被測器(qi)件 (DUT) 的輸入端子和輸出(chu)端子上，如圖1所示。在(zai)各種配置中(zhong)，信號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)可以(yi)(yi)以(yi)(yi)模擬波(bo)形(xing)、數字(zi)數據(ju)碼型、調制、故意失真、噪聲(sheng)等形(xing)式提供激勵(li)(li)信號(hao)。為進行有效(xiao)的設計、檢定(ding)或調試測量(liang)，應同時(shi)考慮解(jie)決方案中(zhong)的這兩(liang)個單元(yuan)。

圖 1

 信號發生器

顧名(ming)思義，信(xin)(xin)號(hao)(hao)發生器是作(zuo)為電子測量激勵源的信(xin)(xin)號(hao)(hao)來源。大多數(shu)(shu)電路要求某種(zhong)幅(fu)度隨時間變化的輸入信(xin)(xin)號(hao)(hao)。信(xin)(xin)號(hao)(hao)可(ke)(ke)以是真實的雙極 AC1信(xin)(xin)號(hao)(hao) ( 峰值在(zai)接地參考點上(shang)下振蕩(dang) )，也(ye)可(ke)(ke)以在(zai)DC偏置 ( 可(ke)(ke)正可(ke)(ke)負 ) 范圍內變化。它可(ke)(ke)以是正弦波或(huo)其(qi)它模擬函數(shu)(shu)、數(shu)(shu)字脈沖(chong)、二進(jin)制(zhi)碼型或(huo)純任(ren)意波形(xing)。

信(xin)號(hao)發生器(qi)(qi)可(ke)(ke)以(yi)提供(gong)“理想”的(de)(de)(de)(de)波(bo)形，它(ta)可(ke)(ke)以(yi)在(zai)其(qi)提供(gong)的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)中增(zeng)加(jia)已(yi)知的(de)(de)(de)(de)、數量和類型可(ke)(ke)重復的(de)(de)(de)(de)失(shi)真 ( 或誤差(cha) )。參見圖2。這一特點(dian)是信(xin)號(hao)發生器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)特點(dian)，因為通(tong)常(chang)不可(ke)(ke)能只(zhi)使(shi)用電路(lu)本身在(zai)所需的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)和地點(dian)創(chuang)建可(ke)(ke)以(yi)預測的(de)(de)(de)(de)失(shi)真。在(zai)存在(zai)這些(xie)失(shi)真的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)時(shi)，DUT 響應可(ke)(ke)以(yi)揭示其(qi)處理落在(zai)正常(chang)性能條(tiao)件外的(de)(de)(de)(de)極限情況。

                                         圖 2

模擬信號還是數字信號？

目前，大多(duo)數(shu)信(xin)(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器基于(yu)數(shu)字技術(shu)。許多(duo)信(xin)(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器可(ke)以同時滿足模擬信(xin)(xin)號(hao)和數(shu)字信(xin)(xin)號(hao)要(yao)求，但 高(gao)效的(de)(de)解決方案通常是為手邊的(de)(de)應(ying)用(yong) ( 模擬應(ying)用(yong)或(huo)數(shu)字應(ying)用(yong) ) 優化功能的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器。

任(ren)(ren)意波形發(fa)生器(qi)(qi) (AWG) 和(he)函數(shu)(shu)(shu)發(fa)生器(qi)(qi)主(zhu)要針對模(mo)擬信(xin)號(hao)應用(yong)和(he)混合信(xin)號(hao)應用(yong)。這(zhe)些(xie)儀器(qi)(qi)采用(yong)采樣技術(shu)，構建(jian)和(he)改變幾乎可以(yi)想到的任(ren)(ren)何形狀的波形。一般來說(shuo)，這(zhe)些(xie)發(fa)生器(qi)(qi)有 1-4個輸(shu)(shu)出。在某些(xie) AWG中，還使用(yong)單獨的標記輸(shu)(shu)出 ( 協助(zhu)觸發(fa)外部(bu)儀器(qi)(qi) ) 及(ji)以(yi)數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)形式表(biao)示(shi)每(mei)個樣點數(shu)(shu)(shu)據的同(tong)步數(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)輸(shu)(shu)出，以(yi)補充這(zhe)些(xie)主(zhu)要的采樣模(mo)擬輸(shu)(shu)出。

數字(zi)(zi)波形發生(sheng)器(qi) ( 邏輯源(yuan) ) 包括兩類儀器(qi)。脈沖(chong)發生(sheng)器(qi)驅(qu)動來(lai)自(zi)少量輸出(chu)的(de)方(fang)波或脈沖(chong)流，其(qi)頻率通常非常高。這(zhe)些(xie)工具 常用于對數字(zi)(zi)器(qi)件執行測試。碼(ma)型(xing)發生(sheng)器(qi)也稱為數據發生(sheng)器(qi)或數據定時發生(sheng)器(qi)，一般提供(gong) 8 條(tiao)、16 條(tiao)或更多的(de)同(tong)步數字(zi)(zi)脈沖(chong)流，作為計算機總(zong)線(xian)、數字(zi)(zi)電信單(dan)元等的(de)激勵信號。

圖 3

基本信號發生器應用

信號發生器有數百種(zhong)不(bu)同(tong)的應用(yong)，但在(zai)電(dian)子測量中， 這些應用(yong)可以分(fen)成三種(zhong)基本類型：檢驗、檢定和極限(xian)/ 余量測試。有代(dai)表性(xing)的部分(fen)應用(yong)如下(xia)：

檢驗

測試數字模(mo)塊化發射機(ji)和接收機(ji)

開發新型發射機和接收機硬件的無(wu)線(xian)器(qi)件設(she)計(ji)人員必須模擬基帶 I&Q信(xin)號(hao)(hao)，信(xin)號(hao)(hao)中(zhong)可以帶損傷(shang)或不帶損傷(shang)，檢(jian)驗其是(shi)否滿(man)足新興的和專(zhuan)有(you)的無(wu)線(xian)標準。某些高性能任意波形發生器(qi)可以以高達 12.5 Gbps 的速率提供所需(xu)的低失真、高分辨率信(xin)號(hao)(hao)，并(bing)支(zhi)持(chi)兩(liang)條獨(du)立通道， 一(yi)條用(yong)于(yu)“I”相位，另一(yi)條用(yong)于(yu)“Q”相位。

有時，需要使用(yong)(yong)實際 RF信號測試接(jie)收機。在這種情況下，可以(yi)使用(yong)(yong)采(cai)樣(yang)率(lv)高達200MS/s的任意波形發生器， 直接(jie)合(he)成 RF 信號。

檢定

測試數模轉(zhuan)換器和模數轉(zhuan)換器

新開發的(de)數模(mo)轉換器(qi) (DAC) 和(he)(he)(he)模(mo)數轉換器(qi) (ADC) 必須進(jin)行窮盡測(ce)試，以(yi)確定其線(xian)性(xing)度(du)、單(dan)調性(xing)和(he)(he)(he)失真的(de)極限。一流(liu)的(de) AWG可以(yi)同(tong)時生成多個同(tong)相(xiang)的(de)模(mo)擬信(xin)號和(he)(he)(he)數字信(xin)號，以(yi)高達 12.5 Gbps 的(de)速(su)度(du)驅動這些器(qi)件。

極限 / 余量測試

測試通信接收機極限

處理串行數(shu)據流結(jie)構(gou) ( 通常(chang)用于(yu)數(shu)字通信(xin)總線和磁盤驅(qu)動(dong)器(qi)放大器(qi)中 ) 的(de)工(gong)(gong)程師必需使用損傷測試器(qi)件極限，特(te)別是(shi)抖動(dong)和定時超限。通過(guo)提(ti)供高(gao)效的(de)內(nei)置抖動(dong)編輯(ji)和發(fa)生(sheng)工(gong)(gong)具，高(gao)級信(xin)號發(fa)生(sheng)器(qi)使工(gong)(gong)程師節(jie)約了(le)數(shu)不清的(de)時間。這些儀器(qi)可以使關鍵(jian)信(xin)號邊沿(yan)位移最低 20 ps 。

信號發生技術

可以通過多(duo)種(zhong)(zhong)方式，使用信號發(fa)(fa)生(sheng)器創建(jian)波形。選擇的方法取決(jue)于提供的與 DUT 有關的信息(xi)及其(qi)輸(shu)入要求；是否需要增加(jia)失(shi)真或錯(cuo)誤信號及其(qi)它變量。現(xian)代高(gao)性能信號發(fa)(fa)生(sheng)器為生(sheng)成(cheng)波形至少提供了三種(zhong)(zhong)方式：

創建：全新的電路激勵和測試信(xin)號

復制：合成沒有提供的實際(ji)環境信號 ( 從示波器或邏輯(ji)分析儀中捕(bu)獲 )

生成：理想的(de)或極限(xian)測(ce)試(shi)的(de)參考(kao)信號(hao)，適用(yong)于特定(ding)容限(xian)的(de)行(xing)業標準

（來(lai)源：網站，版權歸原(yuan)作者）