什么是信號發(fā)生器?
信號發(fā)生器是一種電子測試設備,用于產(chǎn)生具有特定特性的電信號,這些信號可以模擬實際電路中的信號,用于測試、研發(fā)、維修、測量和校準等領域。信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生各種波形,如正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等,并且可以通過外部控制或內(nèi)部設置來調(diào)整輸出信號的頻率、幅度和其他參數(shù)。
信號發(fā)生器的工作原理通常包括以下幾個關鍵部分:
振蕩器:這是信號發(fā)生器的核心,負責產(chǎn)生基本的周期性信號。振蕩器可以是晶體振蕩器、RC振蕩器或LC振蕩器等,它們的選擇取決于所需的頻率穩(wěn)定性和范圍。
放大器:放大器用于增強振蕩器產(chǎn)生的信號,以提供足夠的功率輸出。這可以是運算放大器或?qū)S玫纳漕l放大器。
波形調(diào)節(jié)電路:這些電路將基本的振蕩信號轉(zhuǎn)換成所需的波形,如正弦波、方波、鋸齒波或脈沖波。這通常通過濾波器和比較器等電路實現(xiàn)。
控制電路:控制電路允許用戶設置信號的頻率、幅度和其他參數(shù)。這可能包括計數(shù)器、鎖相環(huán)和其他控制元件。
調(diào)制功能:許多信號發(fā)生器還具備調(diào)制功能,如幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)或相位調(diào)制(PM),這些功能可以模擬更復雜的信號環(huán)境。
輸出:最終,信號發(fā)生器的輸出是經(jīng)過精確控制的電信號,可以用于各種測試和測量應用。
隨著技術的發(fā)展,信號發(fā)生器的性能和功能也在不斷提升,包括更高的頻率范圍、更精確的控制和更復雜的波形生成能力?,F(xiàn)代信號發(fā)生器還可能包括數(shù)字信號處理能力,以提供更廣泛的應用和更高的靈活性。
信號發(fā)生器的分類:
正弦波信號發(fā)生器:提供單一頻率的正弦波信號。
函數(shù)信號發(fā)生器:能夠產(chǎn)生多種波形,如正弦波、方波、三角波等。
脈沖信號發(fā)生器:產(chǎn)生特定寬度和頻率的脈沖信號。
Quantum Composers9520系列延遲信號發(fā)生器
任意波形發(fā)生器:用戶可以自定義波形并產(chǎn)生出來。
專用信號發(fā)生器:用于特定應用,如電視信號發(fā)生器、立體聲信號發(fā)生器等。
信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生多種類型的電信號,以滿足不同的測試和測量需求。以下是一些常見的信號類型:
正弦波(Sine Wave):這是最基本的信號類型,具有單一頻率和恒定幅度的連續(xù)波形。正弦波常用于測試電路的頻率響應和振幅特性。
信號發(fā)生器正弦波
方波(Square Wave):方波是一種具有陡峭上升和下降沿的波形,它在高電平和低電平之間切換。方波用于測試電路的響應時間和同步特性。
信號發(fā)生器方波
三角波(Triangle Wave):三角波是一種緩慢上升然后緩慢下降的波形,它在上升和下降過程中具有線性電壓變化。三角波用于測試電路的線性特性。
信號發(fā)生器三角波
鋸齒波(Sawtooth Wave):鋸齒波是一種快速上升或下降的波形,類似于鋸齒。它可以用于測試電路的瞬態(tài)響應。
脈沖波(Pulse Wave):脈沖波是一種在短時間內(nèi)從低電平跳變到高電平,然后返回到低電平的波形。脈沖波用于測試電路的瞬態(tài)處理能力和時間分辨率。
噪聲波(Noise Wave):噪聲波包括隨機噪聲和白噪聲等,它們用于測試電路在隨機信號輸入下的性能。
任意波形(Arbitrary Waveform):任意波形發(fā)生器(AWG)能夠產(chǎn)生用戶自定義的復雜波形,可以模擬現(xiàn)實世界中的信號,如音頻、視頻信號或復雜的數(shù)據(jù)傳輸信號。
調(diào)制波形:信號發(fā)生器還可以產(chǎn)生調(diào)制波形,如幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)、相位調(diào)制(PM)等,這些波形在通信系統(tǒng)測試中非常重要。
掃描波形(Swept Wave):掃描波形是頻率隨時間連續(xù)變化的波形,可以是線性掃描或?qū)?shù)掃描。這種波形用于頻率響應分析。
脈沖串(Pulse Train):脈沖串是由多個脈沖組成的序列,可以用于測試數(shù)字電路的時序特性。
直流偏置(DC Offset):在某些應用中,可能需要在交流信號上添加直流偏置,以模擬實際工作條件下的信號。
矢量信號:在高級的信號發(fā)生器中,可以產(chǎn)生復雜的矢量信號,這些信號包括調(diào)制的射頻信號,用于測試無線通信設備。
這些信號類型可以單獨使用,也可以組合使用,以滿足特定的測試需求。信號發(fā)生器的靈活性和多功能性使其成為電子測試和測量中的工具。
信號發(fā)生器的性能指標是衡量其工作性能和輸出信號質(zhì)量的重要參數(shù)。以下是一些關鍵的性能指標:
頻率范圍:信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生的頻率范圍。例如,某些信號發(fā)生器能夠覆蓋從kHz到數(shù)十GHz的頻率范圍。
頻率分辨率:信號發(fā)生器能夠區(qū)分的最小頻率變化,對于精確的頻率控制非常重要。
頻率穩(wěn)定性:信號發(fā)生器輸出頻率的穩(wěn)定性,通常以ppm(百萬分之一)來表示。
幅度范圍:信號發(fā)生器能夠輸出的電壓或功率水平。
幅度精度:輸出信號幅度的準確性,通常包括幅度精度和幅度穩(wěn)定性。
相位噪聲:在特定偏移頻率下,信號的相位波動程度,對于高性能通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)尤為重要。
輸出阻抗:信號發(fā)生器輸出端的阻抗,通常為50Ω或75Ω,以匹配測試設備。
調(diào)制能力:信號發(fā)生器能夠?qū)d波進行幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)、相位調(diào)制(PM)等的能力。
帶寬:信號發(fā)生器的帶寬決定了它能夠產(chǎn)生的頻率信號的質(zhì)量和保真度。
采樣率:信號發(fā)生器的采樣率決定了它能夠復現(xiàn)的信號的頻率和細節(jié)。
垂直分辨率:信號發(fā)生器的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)的位數(shù),決定了輸出信號的幅度精度。
波形生成能力:信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生的波形類型,包括標準波形(如正弦波、方波、鋸齒波)和任意波形。
觸發(fā)功能:信號發(fā)生器能夠根據(jù)外部或內(nèi)部信號同步啟動輸出的能力。
存儲深度:對于任意波形發(fā)生器(AWG),存儲深度決定了它能夠存儲和復現(xiàn)的波形的復雜程度。
這些性能指標的具體數(shù)值會根據(jù)信號發(fā)生器的型號和制造商而有所不同。例如,某些高性能信號發(fā)生器可能具有非常低的相位噪聲和高頻率穩(wěn)定性,而其他經(jīng)濟型信號發(fā)生器則可能在這些指標上有所妥協(xié),以降低成本。在選擇信號發(fā)生器時,應根據(jù)應用需求和預算來權(quán)衡這些性能指標。
信號發(fā)生器在實際應用中非常靈活,可以用于產(chǎn)生測試信號、模擬電路行為、進行系統(tǒng)性能評估等。通過使用信號發(fā)生器,工程師可以對電子設備進行精確的測試和分析,確保產(chǎn)品的性能符合設計要求。
延遲信號發(fā)生器在光器件測試中發(fā)揮著至關重要的作用,它能夠生成精確的定時脈沖,用于測試和校準光器件的性能。
在激光器的測試和校準中,需要使用延遲信號發(fā)生器來精確控制激光的發(fā)射時機,確保激光信號與其他系統(tǒng)同步。
在自動化的光器件測試環(huán)境中,使用數(shù)字脈沖發(fā)生器可以生成和同步多個脈沖,以滿足測試過程中對多個不同事件同步的需求。
對于需要精確控制脈沖寬度和延遲的精密應用,數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器能夠提供高精度的脈沖輸出,分辨率可達到皮秒級別。
在光電測量中,使用數(shù)字延遲信號發(fā)生器可以有效地增加測量水平的靈敏度,并通過削減高頻噪聲來提高測量的準確性。
某些型號的延遲脈沖信號發(fā)生器提供光學和電輸入及輸出選項,這使得它們非常適合在光學測試環(huán)境中使用,能夠與光器件進行直接的接口。
在測試和測量設備中,例如,Quanmtum 9520系列數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器提供2、4或8個獨立通道輸出,具備高精度和靈活性,適用于多種測試和測量應用。
Quanmtum 9520系列定時同步發(fā)生器
在高電流選項中,部分型號如Quanmtum 9730系列高電流系列脈沖發(fā)生器可以提供高電流輸出選項,適用于需要高度精確電流脈沖的特定測試環(huán)境。
Quanmtum 9730高電流系列脈沖發(fā)生器
延遲脈沖信號發(fā)生器在光器件測試中有著多樣性和重要性,它們?yōu)檠邪l(fā)和生產(chǎn)過程中的精確測量和控制提供了強有力的支持。
產(chǎn)品說明
9528型8通道脈沖皮秒信號發(fā)生器
主要性能:
l 250皮秒的時間分辨率,小于200皮秒的抖動。
l 內(nèi)部速率發(fā)生器: T0周期調(diào)節(jié)器提供優(yōu)于單純信號的微調(diào)功能
l 可以存儲系統(tǒng)和單通道設置,最多可以存儲14個設置
l 儀器可通過RS232, GPIB, USB及以太網(wǎng)與電腦連接。
l 單脈沖可用按鍵及觸發(fā)信號觸發(fā)
l 雙路輸入(門/觸發(fā)期)
通道性能:
l 多通道技術:多通道及單通道輸出
l Burst:每個通道具有獨立的編號
l 工作循環(huán): N脈沖開,M脈沖關
l 通道參考: 任意通道可以參照其它的通道的時間。
l 等待功能:系統(tǒng)可以在發(fā)生信號之前等待任意設定的周期
高級性能
l 時鐘輸入/輸出:主時鐘可以根據(jù)系統(tǒng)時間輸入10MHz ~100MHz
l 可以通過ST連接器輸出800nm和1300nm的光學信號輸出
l 可以通過ST連接器輸入光學信號
l 可用LabVIEW驅(qū)動
9528型8通道脈沖皮秒信號發(fā)生器參數(shù)表
延遲 范圍 0-5000s 分辨率 250ps 基準時間 25pps RMS抖動 200ps 脈沖抑制延遲 150ps 輸出阻止延遲 150ns | 每個通道有TTL/可調(diào)同步輸出 數(shù)字模式 0.2-或4 速率 DC到1/(0.2μ+延遲) 范圍 0.2-15V 輸入電壓 60V 分辨率 10mV 阻抗 1歐姆+40pF或50歐姆 功能 獨立的抖動/門/追蹤通道 抖動斜率 上升或下降 觸發(fā)抖動 <2ns 門的極性 高活性/低活性 |
外觸發(fā)輸入系統(tǒng) 數(shù)字模式 2︱1︱0 速率 DC到1/(0.2μ+延遲 范圍 0.2到15V 輸入電壓 60伏 分辨率, 10mV 斜率 上升或下降 阻抗 1000歐姆 抖動 800ps RMS 插入延遲 100ns | 光的輸出 數(shù)量 2,4或8 波長 820nm或1310nm 信號率 5MBd 最遠距離 1.5km 連接方式 ST 分辨率 50ps 準確率 1ns+.0001x延遲 |
輸入門 數(shù)字模式 0︱1︱2 范圍 0.2到15V 輸入 電壓 60V 分辨率 10mV 極性 高活性/低活性 功能 脈沖抑制或輸出阻止 通道方式 圈w/獨立通道 | 光的輸入 數(shù)量 2,4或8 波長 820nm或1310nm 信號率 5MBd 最遠距離 1.5km 連接方式 ST 分辨率 500ps 準確率 2ns+.0001 x延遲 光觸發(fā) <300ns 抖動 <15ns |
內(nèi)置發(fā)生器 速率 0.0002Hz到20.000MHz (40MHz 可選) 分辨率 5nm 精確性 同基準時間 抖動 200ps 完成時間 1周期 觸發(fā)模式 1到10,000,000 | 標準特性/功能 通信 USB/RS232 圓門/觸發(fā) 2圓門/觸發(fā)輸出 路徑門/觸發(fā) 光/電 可選 (5nm抖動) 外部時間輸入 10MHz-100 MHz 用戶可選擇不同的頻率 外部時間輸出 10MHz-100 MHz 用戶可選擇任意值 要求設置 兼容性 后兼容 |
TTL/可調(diào)輸出 數(shù)量 2,4或8輸出通道 負載 50 歐姆 上升時間 3ns typ 標準級別 <*VAR可調(diào)振幅2.0到20.0V帶10mVres , 20.0V轉(zhuǎn)換 結(jié)束脈沖 < 100mV+10% 脈沖振幅 回轉(zhuǎn)率 0.5V/ns | 選項 I –在增加 C-擴展通信(以太網(wǎng)&GPIB) 模塊 標準二重TTL/可調(diào) 二重高電壓 二重光 二重標準輸入模塊 二重光輸入模塊 新的模塊正在發(fā)展中。 *初始版本 |