信號(hào)發(fā)生器術(shù)語解釋

●存儲(chǔ)深度 ( 記錄長度)

存儲(chǔ)深度或記錄長度與時(shí)鐘頻率一起使用，存儲(chǔ)深度決定著可以存儲(chǔ)的最大樣點(diǎn)數(shù)量。每個(gè)波形樣點(diǎn)占用一個(gè)存儲(chǔ)器位置，每個(gè)位置等于當(dāng)前時(shí)鐘頻率下采樣間隔的時(shí)間。例如，如果時(shí)鐘以100 MHz 運(yùn)行，那么存儲(chǔ)的樣點(diǎn)間隔是10 ns。

在許多頻率上，存儲(chǔ)深度在信號(hào)保真度中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)樗鼪Q定著可以存儲(chǔ)多少個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來定義一個(gè)波形。特別是在復(fù)雜波形中，存儲(chǔ)深度對(duì)精確復(fù)現(xiàn)信號(hào)細(xì)節(jié)至關(guān)重要。提高存儲(chǔ)深度的好處可以概括如下：

※可以存儲(chǔ)更多周期的希望波形，存儲(chǔ)深度與信號(hào)發(fā)生器的排序功能相結(jié)合，允許儀器靈活地把不同波形聯(lián)接起來，創(chuàng)建無窮多個(gè)循環(huán)、碼型等等。

※可以存儲(chǔ)更多的波形細(xì)節(jié)。復(fù)雜的波形在脈沖邊沿和瞬態(tài)信號(hào)中可能有高頻信息。很難內(nèi)插這些快速瞬態(tài)信號(hào)。為真實(shí)地復(fù)現(xiàn)復(fù)雜的信號(hào)，可以使用提供的波形存儲(chǔ)器容量，存儲(chǔ)更多的瞬態(tài)信號(hào)和波形，而不是更多的信號(hào)周期。

●采樣( 時(shí)鐘) 速率

采樣率通常用每秒兆樣點(diǎn)或千兆樣點(diǎn)表示，表明了儀器可以運(yùn)行的最大時(shí)鐘或采樣率。采樣率影響著主要輸出信號(hào)的頻率和保真度。內(nèi)奎斯特采樣定理規(guī)定采樣頻率或時(shí)鐘速率必須至少是生成的信號(hào)中最高頻譜成分的兩倍，以保證精確地復(fù)現(xiàn)信號(hào)。例如，為生成1 MHz 的正弦波信號(hào)，必需以2 M 樣點(diǎn)/ 秒(MS/s)的頻率生成樣點(diǎn)。盡管這一定理通常只是作為采集指導(dǎo)準(zhǔn)則使用，但與示波器一樣，其與信號(hào)發(fā)生器的相關(guān)性非常明確：存儲(chǔ)的波形必須有足夠的點(diǎn)數(shù)，以真實(shí)地重現(xiàn)希望的信號(hào)細(xì)節(jié)。

信號(hào)發(fā)生器可以獲得這些樣點(diǎn)，然后以規(guī)定極限范圍內(nèi)任何頻率從存儲(chǔ)器中讀出這些樣點(diǎn)。如果存儲(chǔ)的樣點(diǎn)集符合內(nèi)奎斯特定理，并描述了一個(gè)正弦波，那么信號(hào)發(fā)生器將相應(yīng)地濾波波形，輸出一個(gè)正弦波。

計(jì)算信號(hào)發(fā)生器可以生成的波形頻率需要對(duì)一些簡單的公式求解，以存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了一個(gè)波形周期的儀器為例，假設(shè)100 MS/s 的時(shí)鐘頻率和存儲(chǔ)深度或記錄長度共4000 個(gè)樣點(diǎn)，那么：

F輸出= 時(shí)鐘頻率 ÷ 存儲(chǔ)深度

F輸出= 100,000,000 ÷ 4000

F輸出= 25,000 Hz ( 或25 kHz)

在規(guī)定的時(shí)鐘頻率上，樣點(diǎn)距離約為10 ns。這是波形的時(shí)間分辨率( 水平)。為進(jìn)一步推進(jìn)這一流程，我們假設(shè)樣點(diǎn)RAM 包含的不是一個(gè)波形周期，而是包含四個(gè)波形周期：

F輸出= ( 時(shí)鐘頻率 ÷ 存儲(chǔ)深度) x ( 存儲(chǔ)器中的周期數(shù)量)

F輸出= (100,000,000 ÷ 4000) x (4)

F輸出=(25,000 Hz) x (4)

F輸出= 100,000 Hz，新的頻率是100 kHz。

在本例中，時(shí)間分辨率仍為10 ns，但每個(gè)波形周期只用1000 個(gè)樣點(diǎn)表示，產(chǎn)生的信號(hào)保真度要更低。

●帶寬

儀器的帶寬是一種模擬術(shù)語，它與采樣率無關(guān)。信號(hào)發(fā)生器輸出電路的模擬帶寬必須足以處理其采樣率將支持的最大頻率。換句話說，必須有足夠的帶寬，能夠傳送從存儲(chǔ)器中輸出時(shí)鐘的最高頻率和轉(zhuǎn)換時(shí)間而不會(huì)劣化信號(hào)特點(diǎn)。

●垂直( 幅度) 分辨率

垂直分辨率與儀器DAC 的二進(jìn)制字長度( 單位為位) 有關(guān)，位越多，分辨率越高。

DAC的垂直分辨率決定著復(fù)現(xiàn)的波形的幅度精度和失真。分辨率不足的DAC 會(huì)導(dǎo)致量化誤差，導(dǎo)致波形生成不理想。

10位分辨率的AWG 提供了1024 個(gè)樣點(diǎn)電平，分布在儀器的整個(gè)電壓范圍內(nèi)。例如，如果這個(gè)10 位信號(hào)源總電壓范圍為2 Vp-p，那么每個(gè)樣點(diǎn)表示大約2 mV 的步進(jìn)，這是儀器在沒有額外衰減器的情況下可以提供的最小增量，其中假設(shè)它不受結(jié)構(gòu)中其它因素的限制，如輸出放大器增益和偏置。

●水平( 定時(shí)) 分辨率

水平分辨率表示創(chuàng)建波形可以使用的最小時(shí)間增量。一般來說，這個(gè)指標(biāo)使用下面的公式計(jì)算得出的。

T = 1/F

其中T 是定時(shí)分辨率，單位為秒；F 是采樣頻率。

根據(jù)這一定義，最大時(shí)鐘速率是100 MHz 的信號(hào)發(fā)生器的定時(shí)分辨率是10 ns。換句話說，這一信號(hào)發(fā)生器輸出波形的特點(diǎn)是由一串相距10 ns 的步進(jìn)確定的。