基本資料
任意波形發生器,仿真實驗的最佳儀器
任意波形發生器是信號源的一種,它具有信號源所有的特點。我們傳統都認為信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號(各種波形),然後用其它儀表測量感興趣的參數。可見信號源在電子實驗和測試處理中,並不測量任何參數而是根據使用者的要求,仿真各種測試信號,提供給被測電路,以達到測試的需要。
信號源有很多種,包括正弦波信號源,函式發生器、脈衝發生器、掃描發生器、任意波形發生器、合成信號源等。一般來講任意波形發生器,是一種特殊的信號源,綜合具有其它信號源波形生成能力,因而適合各種仿真實驗的需要。
主要功能
一、函式功能,仿真基礎實驗室設計人員的環境
函式信號源是使用最廣的通用信號源,它能提供正弦波、鋸齒波、方波、脈衝串等波形,有的還同時具有調製和掃描能力,眾所周知,在我們的基礎實驗中(如大學電子實驗室、科研機構研究實驗室、工廠開發實驗室等),我們設計了一種電路,需要驗證其可靠性與穩定性,就需要給它施加理想中的波形以辨別真偽。如我們可使用信號源的DC補償功能對固態電路控制DC偏壓電平;我們可對一個懷疑有故障的數字電路,利用信號源的方波輸出作為數字電路的時鐘,同時使用方波加DC補償產生有效的邏輯電平模擬輸出,觀察該電路的運行狀況,而證實故障缺陷的地方。總之利用任意波形發生器這方面的基礎功能,能仿真您基礎實驗室所必須的信號。
二、任意波形,仿真模擬更複雜的信號要求
眾所周知,在我們實際的電子環境所設計的電路在運行中,由於各種干擾和回響的存在,實際電路往往存在各種信號缺陷和瞬變信號,例如過脈衝、尖峰、阻尼瞬變、頻率突變等(見圖1,圖2),這些情況的發生,如在設計之初沒有考慮進去,有的將會產生災難性後果。例如圖1中的a處過尖峰脈衝,如果給一個抗沖能力差的電路,將可能會導致整個設備“燒壞”。確認電路對這樣一個狀況敏感的程度,我們可以避免不必要的損失,該方面的要求在航天、軍事、鐵路和一些情況比較複雜的重要領域尤其重要。
由於任意波形發生器特殊的功能,為了任意增強波形生成能力,它往往依賴計算機通訊輸出波形數據。在計算機傳輸中,通過專用的波形編輯軟體生成波形,有利於擴充儀器的能力,更進一步仿真模擬實驗。同時由於編輯一個任意波形有時需要花費大量的時間和精力,並且每次編輯波形可能有所差異這樣有的任意波形發生器,內置一定數量的非易失性存儲器,隨機存取編輯波形,有利於參考對比;或通過隨機接口通訊傳輸到計算機作更進一步分析與處理。
三、下載傳輸,更進一步實時仿真
在一些軍事、航空、交通製造業等領域中,有些電路運行環境很難估計,在實驗設計完成之後,在現實環境還需要作更進一步實驗,有些實驗的成本很高或者風險性很大(如火車高速實驗時鐵軌變換情況、飛機試機時螺旋槳的運行情況等),人們不可能長期作實驗判斷所設計產品(例如高速火車、飛機)的可行性和穩定性等;我們就可利用有些任意波形發生器波形下載功能,在作一些麻煩費用高或風險性大的實驗時,通過數字示波器等儀器把波形實時記錄下來,然後通過計算機接口傳輸到信號源,直接下載到設計電路,更進一步實驗驗證。
綜上所述,任意波形發生器是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具。我們選購時除關心傳統信號源的缺陷——頻率精度、頻率穩定度、幅度精度、信號失真度外,更應關心它編輯與波形生存和下載能力,同時也要注意它的輸出通道數,以便同步比較兩信號的相移特性,更進一步達到仿真實驗狀態。