软件、微处理器和显示技术的进步极大地扩展了现代函数发生器的能力。最新型号的函数发生器能够产生各种信号，包括常用波形、任意波形和复杂的调制波形。许多仪器采用直接数字合成（DDS）技术，以产生稳定、精确、纯净且低失真的正弦波输出。DDS也用于生成具有快速上升和下降时间的方波。 函数发生器的其他功能使您能更灵活地测试器件。本应用指南中的各项提示将帮助您更好地利用函数/任意波形发生器的优点，从而更高效、更轻松地完成测试任务。  提示1：更快完成一般性任务的技巧
良好的界面组织和清晰的用户标记能使您轻松设置和调整输出信号，无论是简单的正弦波还是复杂的任意波形。高效的界面有助于运用本文介绍的技巧。 技巧：选择输入/调整参数的最佳方法——用输入按键还是旋钮？
您可以使用旋钮或输入按键调整参数。如果需要将发生器调整到特定设置（例如1230 kHz），应使用输入按键。旋钮更适合实时调节或调谐频率。使用旋钮下方的箭头高亮显示要调整的位数（量级）。 技巧：充分利用软键的优势
软键通过仅显示与任务相关的参数和单位来加快设置过程。例如，调整幅度时，软键定义为VRMS或VP-P；配置正弦波时，同样的软键则标记为“frequency”、“amplitude”和“DC offset”。使用软键调整参数时，应始终从左到右操作。 技巧：用图形显示设置复杂信号
按下“Graph”键激活图形显示，可快速设置较复杂的信号，如调制波形或任意波形。调整参数（如调制深度）时，可在图形显示上实时观察调制信号的变化。 技巧：为日后使用保存设置
配置好函数发生器以输出所需信号后，花些时间保存该状态。以后只需按一个按钮即可调出全部设置。为方便调用，可为状态命名（如“VENTURI”、“JIMS”或“ACME_LAB”），无需记忆保存的位置号。  提示2：为什么函数发生器输出是编程设置电压的两倍？
默认情况下，Agilent函数发生器显示的是50Ω负载端接时的电压。当使用高阻抗设备（如示波器）测量函数发生器输出时，波形显示电压似乎是函数发生器显示电压的两倍。为纠正这一差异，可将示波器输入阻抗从标准高阻抗改为50Ω端接（并非所有示波器都支持）。另一种解决方案是在示波器的输入BNC上增加一个50Ω馈通。其他常用阻抗包括25、75、93、135、150和600Ω。视频系统常用75Ω，而许多音频系统使用平衡600Ω终端。如果函数发生器输出不以50Ω负载端接，可能需要通过调整输出电压来补偿不同阻抗。对于50Ω源，阻抗（R）上的要求电压计算公式为：Vmeasured = V[R/(R+50)]，其中V = 2 × 显示值，或Vmeasured = 显示值[2R/(R+50)]。Agilent 33220A和33250A函数发生器具备此计算能力，可直接显示所需电压，并可将输出端接设置为1Ω至10kΩ或无限大的任何阻抗。例如，将输出端接设置为75Ω，发生器连接到具有75Ω端接（或75Ω馈通）的示波器时，函数发生器的显示将与示波器一致。  提示3：生成任意波形的两种简便方法
现代任意波形发生器采用直接数字合成（DDS）技术，您可通过两种方法创建任意波形：使用前面板定义波形，或从PC或示波器下载波形。您可以在PC图形用户界面上通过Agilent免费IntuiLink软件创建任意波形，然后下载到函数发生器。也可以从Agilent示波器捕获波形并导入IntuiLink。导入后，可使用IntuiLink的编辑功能平滑波形、加入噪声或通过编辑创建周期。最新版IntuiLink可从www.agilent.com/find/intuilink获取。图形用户界面和线性内插使其易于从发生器前面板创建简单波形。创建任意波形时，可使用全部垂直分辨率定义幅度。许多函数发生器使用-1至1的标度；若将波形值定义在0和1之间，则仅使用一半的幅度分辨率。创建任意波形时，函数发生器始终复制有限长度的时间记录，以周期性方式产生存储器中的波形。但如图3所示，信号的形状和相位可能导致终点处不连续。创建的任意波形应为一个周期或整数倍周期，以避免造成频域泄漏误差的不连续性。发生器的输出应以规定速率输出整个任意波形。当任意波形定义为多周期时，实际输出频率可能高于规定速率。例如，若波形定义为正弦波的10个周期，输出为1 kHz，则实际频率为10 kHz。  提示4：用函数/任意波形发生器产生脉冲
基本测量应用（如触发信号、时钟信号和逻辑控制）通常不需要专用脉冲发生器。您可以使用相对便宜的通用函数发生器通过三种方法创建脉冲：
方波：大多数函数发生器可通过改变方波占空比（通常在20%至80%之间）创建脉冲。也可使用突发模式实现更高或更低的占空比，此时可输出一个方波周期（脉冲），在等待规定周期后发送下一个脉冲。
任意波形：使用函数/任意波形发生器的任意波形能力定义所需形状和参数，可创建各种定制脉冲和码型。虽然这不是最简单的方法，但具有最高的灵活性（仅受存储器深度限制）。为获得最佳结果，应使用所有可用点描述脉冲，使用越多的点可获得越好的时间分辨率。也可使用IntuiLink软件（见提示3）简化在PC上创建任意波形的任务。
脉冲模式：许多较新的函数发生器（如Agilent 33220A和33250A函数/任意波形发生器）具有内置脉冲能力，可轻松灵活地产生脉冲。只需规定脉冲的主要参数：周期、脉冲宽度和沿时间（上升/下降时间）。
在所有三种情况下，可使用突发模式输出多个周期（N周期突发），以创建更长、更复杂的脉冲列。如果有适用的外部闸门信号，也可用突发模式创建选通突发。配置函数发生器产生脉冲或脉冲列后，可使用突发模式和触发进一步定义输出。可用触发创建一个脉冲或脉冲突发。大多数函数发生器可接受外部触发输入，并提供外部触发信号。如果需要，也可设置延迟编程，或从前面板使脉冲偏离外触发。  提示5：用函数发生器创建PWM波形
脉冲宽度调制（PWM）提供了一种用数字控制逻辑模拟各种设备（如调光器、电动机和汽车引擎控制器）中模拟控制的简单方法。为帮助测试这类控制电路，许多函数发生器能产生多种PWM信号。可从作为每一PWM信号基础的最简单方波开始。50%占空比等效于半功率的稳态控制信号。大多数函数发生器的占空比变化范围为20%至80%，因此可用于查找PWM信号控制设备的故障（如提示4所述，可使用突发模式实现更低的占空比）。另一种创建PWM信号的方法是使用发生器的任意波形能力，但这种方法有极大限制：各脉冲有固定的占空比。为改变占空比或脉冲数等参数，必须编辑整个任意波形或通过修改创建新波形。最常用的解决方案是使用具有内置PWM能力的函数发生器，Agilent 33220A是一个极好的例子，它是替代专用脉冲发生器的低价解决方案。使用33220A，可快速访问所有PWM参数（频率、幅度和偏差），轻松编辑和试用波形。也可将内部或外部波形作为调制源。这些能力使33220A有可能在系统评估中用于仿效数字控制设备。例如，测试汽车引擎中的文氏管需要PWM信号，调制三角波将逐渐打开和关闭文氏管（见图5）。可使用几条前面板命令，将33220A配置为仿效驱动文氏管的引擎控制电路。  提示6：如何连接两台或更多台信号发生器，以构成多通道波形发生器
连接两台或更多台信号发生器以构成多通道波形发生器相当简单。这项技术适用于所有类型的波形：正弦波、方波和任意波形。具有外参考时钟的波形保持彼此间固定的相位偏置，并且没有漂移。为从外部锁定两台或更多台单通道源，需要通常称为“外参考”的公共时钟信号。如果要组合多台33220A单通道函数/任意波形发生器，需要在各台发生器中增加外参考选件，以接受外参考信号。更高性能的33250A函数/任意波形发生器包括作为标准特性的外参考能力。如果使用多台33220A或33250A，可用一台仪器通过BNC电缆向其他仪器提供外时钟信号。当发生器被锁定后，可设置两台发生器的实际相位差。用示波器或通用频率计数器观察两台仪器间的相位关系。也可通过源的前面板或编程改变该相位关系。此外，也可用公共触发信号触发这两台发生器。33220A和33250A上都有第二个BNC插座，因此可用一台发生器的Trig In/Out BNC触发其他发生器。触发33220A时，共享公共触发会造成20 ns或更小的相位偏移，触发33250A时为1 ns。这一精度低于示波器或计数器，但可手动调整这一偏移。应注意数字函数发生器只能锁定于10 MHz。大多数发生器能锁定在具有有限范围的这一频率上（数字电路和精密时钟不能为与外时钟匹配而“拉”得过远），虽然有些发生器也允许主频或多个频率的谐波。在函数发生器的相位被锁定到其他函数发生器时，两台发生器将有未知的相位偏移。通常可手动调整相位，或使用公共触发使波形同时开始。  提示7：在函数发生器输出上增加DC偏置
大多数函数发生器都有可加至任何波形上的内置DC偏置。33220A和33250A的内置偏置功能可用于任何波形，从而在50Ω负载上产生-5 Vdc与+5 Vdc间的任何幅度与偏置组合。对于需要更大偏置的应用，可用外电源产生附加偏置。用外电源建立DC偏置应遵循以下步骤：
1. 函数发生器需通过与地的隔离而“浮置”。33220A/33250A能浮置于地电平上42 V（输出加DC偏置）。最大DC偏置的计算是从42 V减峰输出。
2. 需要串联直流电源。电源并联时不能用BNC-T。
3. 函数发生器的输出电压应小于42 V。连接接地电源时可计算函数发生器的输出电压。该输出电压等于直流电源电压加发生器的峰输出。
下图展示了33220A与外电源及负载的连接。连接33220A和33250A的简便方法是使用后面板上BNC内经调制的浮置地。可使用BNC连接器的负中心导体，将该线接到电源高。仅使用一条线把信号输出，即函数发生器输出BNC的中心连接器接到负载高端（不使用输出BNC的屏蔽）。负载低端接到电源低。最后将电源低接到大地。  提示8：用频率调制创建各种类型的扫描
许多函数/任意波形发生器提供扫描能力，或具有平滑改变从规定开始频率到规定停止频率的能力。这一变化速率通常为线性或对数，并可通过将停止频率设置在开始频率之上或之下来改变扫描方向。但有些应用需要扫描的变化，如步进扫描，这意味着要设置从开始频率的频率增量，或到达停止频率时的规定步进数。可使用频率调制创建步进扫描，或设置更为复杂的码型步进。频率调制使用载波频率（中心）和偏移，而不使用开始和停止频率，在扫描和调制参数间需要进行某些“翻译”。与扫描一样，首先通过选择波形形状、幅度和偏置设置基本波形。下一步是送入作为波形频率的载波频率：载波（中心）=（开始频率 + 停止频率）/2。打开频率调制，将源设置为内部（而非外部）。根据开始和停止频率设置偏移（两者差绝对值的一半）：偏移 = |开始频率 - 停止频率| /2。调制频率即等于扫描率的倒数：调制频率 = 1/扫描时间。现在选择扫描类型。向上的线性扫描为正斜波，向下的线性扫描为负斜波，三角波将是两个方向的斜波频率，向上的对数扫描是指数。使用发生器的任意波形特性，可在扫描库中增加更多选择。用阶梯波创建步进扫描，步进数等于所需的分立频率数。图8所示的任意波形可用于创建步进扫描，该特殊波形输出从开始频率到停止频率有9个分立频率。调整这些步进的宽度将改变各频率的持续时间（相对停留时间），调整这些步进的高度将改变输出的频率。可通过独立调整各步进的停留时间和频率来创建码型扫描。 术语表
任意波形：以数字方式定义并放置在存储器中的波形。通过将波形存储器内容置入数模转换器（DAC）并过滤输出产生模拟波形。
BNC（Bayonet Neill Concelman）：一种常用的小型同轴电缆卡口式连接器。
偏移：在PWM中用于改变脉冲的占空比（例如，具有5%偏移的10%占空比将造成5%和15%间的占空比改变）。
直接数字合成（DDS）：通过取保存在存储器中的采样波形点，然后将其加至数模转换器数字端口以产生波形的方法。DAC被锁定在恒定速率，通过在多时钟周期重复一个存储器位置进行频率调整得到低频，而通过采样存储点得到高频。
占空比：脉冲列高电压时间的百分比。
沿时间：上升或下降时间；有些仪器用沿时间表示设置相同值的上升和下降时间。
外时钟参考：用于改进一台函数发生器频率精度，或为两台或多台函数发生器提供公共时钟的精密参考信号。
下降时间：从状态高到状态低的过渡时间。通常以10%和90%电平度量。
调制频率：施加至载波信号，以产生幅度、频率、相位或脉冲宽度调制的信号。
周期：以秒为单位的被测波形重复率；在本应用指南中亦指脉冲间的时间，也是频率的倒数。
锁相：相位校正反馈环保持对振荡器的控制，以实现一个周期内振荡器参考信号保持一致性的相位关系。
脉冲宽度：脉冲保持在规定（通常为“真”）逻辑状态的时间量。有两种度量方法：1）50%幅度前沿至50%幅度后沿的时间；2）从前沿开始到后沿开始的时间。
脉冲宽度调制：一种用调制信号幅度确定产生脉冲宽度的调制方法。通常用于数据通信和数控。
上升时间：从状态低到状态高的过渡时间。通常以10%和90%电平度量。 (责任编辑：泉水) |