信號發(fā)生器采購指南

信號發(fā)生器采購指南

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電路測試對信號發(fā)生器的要求已經(jīng)越來越高。除生成標(biāo)準(zhǔn)波形如正弦波、方波、三角波、脈沖波之外，信號發(fā)生器還要用于模擬輸出一些不規(guī)則信號，以生成“實際環(huán)境”信號，包括在被測設(shè)備離開實驗室或車間時可能遇到的毛刺、漂移、噪聲和其它異常事件等。所有這些都要求信號發(fā)生器輸出信號的參數(shù)如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能夠在一定范圍內(nèi)進(jìn)行更加的調(diào)整，并擁有更好的穩(wěn)定性及輸出指示。

目前市場上常見的信號發(fā)生器，按照價格與適用性大致可以分成高、中、低端，但由于品牌、型號冗繁，使用者在采購過程中面臨很大難題。為了方便工程師的選購適合自己需要的信號發(fā)生器，本文將重點“檢閱”一些市場中銷量大的信號發(fā)生器。

低端產(chǎn)品：DDS技術(shù)提高產(chǎn)品適用性

通常價位在5,000元上下的信號發(fā)生器都是定位在普及水平的低端產(chǎn)品，這類產(chǎn)品由于性能指標(biāo)的限制，多應(yīng)用于教育和培訓(xùn)，常見如下：普源精儀的DG1000系列、南京盛普的SPF05/SPF10和中國臺灣固緯的SFG-830。

中國市場常見的主流低端信號發(fā)生器。

這四家產(chǎn)品均來自中國廠商，安捷倫、泰克等幾家大廠并沒有在低端市場投入什么戰(zhàn)斗力，這主要緣于普及型產(chǎn)品不斷提升的技術(shù)成本——DDS技術(shù)的向下移植。

所謂DDS技術(shù)是直接數(shù)字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis）的簡稱，包括安捷倫、泰克、普源精儀等廠商的高性能信號源都基于DDS技術(shù)。該技術(shù)1971年3月由美國學(xué)者J.Tierncy、C.M.Rader和B.Goldzui先提出，這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的新的全數(shù)字頻率合成技術(shù)。同傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)相比，DDS技術(shù)具有頻率分辨率高、變頻速度快、變頻相位連續(xù)、相位噪聲低等優(yōu)點，易于功能擴展、便于全數(shù)字化集成、容易實現(xiàn)對輸出信號的多種調(diào)制，是近年來任意波形發(fā)生器的基礎(chǔ)。

這里需要特別說明，雖然大部分廠商都已經(jīng)應(yīng)用了DDS技術(shù)，但是由于實現(xiàn)方式不同，產(chǎn)生任意波的任意程度有本質(zhì)的差別。現(xiàn)行的兩種DDS實現(xiàn)方式包括：1、應(yīng)用可編程邏輯和DAC搭建DDS電路；2、直接利用采購的DDS芯片。在剛剛列舉的產(chǎn)品中，只有普源精儀采用的是前者，其余廠商或者直接采購DDS芯片，或者尚未脫離模擬技術(shù)。

目前市面上直接采購的DDS芯片，價格昂貴、功能固定單一，采用這一方案的信號發(fā)生器并不能夠真正實現(xiàn)“任意波”，而且所謂的“任意波”采樣率也很低，應(yīng)用受到很大限制。而普源精儀的DG系列產(chǎn)品基于FPGA的技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)DDS，不僅可以根據(jù)實際需要對其功能進(jìn)行靈活地修改、配置，還讓信號發(fā)生器的功能更加強大，可以實現(xiàn)深存儲的任意波功能或調(diào)制功能。如果信號發(fā)生器不能提供真正的任意波，將會給實驗帶來諸多不便，因此采用哪種DDS實現(xiàn)方式是選購過程中特別要注意的一點。

在具體的性能指標(biāo)方面，四家產(chǎn)品則各有優(yōu)劣。其中普源精儀DG1000較為實用，輸出的波形全部均為14bit/100MSa，任意波的帶寬zui高達(dá)5MHz；石無四的TFG2000也同樣是不錯的選擇，不過在三角波、鋸齒波、指數(shù)、對數(shù)、噪聲方面的8bit/1MHz輸出略顯不足。頻率計測量方面，普源精儀DG1000達(dá)到了200MHz，盛普、石無四都是100MHz，固緯的SFG-830沒有設(shè)置這項功能。屏顯方面，普源精儀DG1000的256×6?的LCD顯示更多內(nèi)容，具有圖形化輸出波形顯示方式，石無四TFG2000的LCD稍小一些，盛普、固緯的字符顯示均不如能圖形化輸出波形的LCD直觀易懂。

除了通用指標(biāo)之外，每款產(chǎn)品還具有自己*的賣點：普源精儀的DG1000自帶10種語言用戶界面和嵌入式幫助系統(tǒng)，連續(xù)按住幾秒鐘會自動顯示幫助明細(xì)，給實際操作提供了方便；石無四的TFG2000可存儲40組用戶設(shè)置的工作參數(shù)，為多種信號檢測提供便利；固緯的SFG-830可輸出頻率較高的正弦和方波，對正弦和方波要求高的用戶可以考慮。另外，只有高性能產(chǎn)品才具有的USB HOST接口和任意波編輯下載功能也開始出現(xiàn)在低端產(chǎn)品上。

由于性能的提升，普及型產(chǎn)品已經(jīng)可以滿足電子工程實驗室日常實驗、AM和FM信號通信原理教學(xué)實驗和掃頻信號濾波器特性分析等內(nèi)容要求，成為教育等市場的產(chǎn)品。

中端產(chǎn)品：波形下載功能為設(shè)計檢測提供有力支持

目前中端信號發(fā)生器的價格大致定位在萬元左右，電子電路設(shè)計、功能檢測、信號模擬這些工作越來越離不開任意波功能，選購時除關(guān)心傳統(tǒng)信號源的缺陷之外，更應(yīng)關(guān)心它的波形生成和下載能力，同時也要注意它的輸出通道數(shù)，以便同步比較兩信號的相移特性，進(jìn)一步達(dá)到仿真實驗狀態(tài)。

主流中端信號發(fā)生器。

中端信號發(fā)生器中比較有價值的產(chǎn)品如下：安捷倫的33220A、泰克的AFG3021/3022和普源精儀的DG2000系列。在中端市場，以上三者競爭異常激烈，而作為兵家爭奪重地的基本性能指標(biāo)，就是招標(biāo)過程中的*個重要參考依據(jù)。

首先，采樣率方面，安捷倫33220A是50MSa/s，普源精儀DG2000為100MSa/s, 泰克AFG3021/3022zui高，達(dá)250MSa/s。其次，波形長度方面，普源精儀以512K遙遙，安捷倫與泰克同為6?K。第三，垂直分辨率方面相差不大。第四，屏幕顯示方面，泰克的5.6英寸LCD效果較好，安捷倫與普源精儀為256×6? LCD。

另外，在軍事、航空、交通、制造等領(lǐng)域中，有些電路運行環(huán)境很難估計，實驗設(shè)計完成之后，在現(xiàn)實環(huán)境還需要作更進(jìn)一步實驗，有些實驗的成本很高或者風(fēng)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(shè)計產(chǎn)品（高速火車、飛機）的可行性和穩(wěn)定性等，這時就需要利用任意波形發(fā)生器的波形下載功能。在作一些復(fù)雜、費用高、風(fēng)險性大的實驗時，通過數(shù)字示波器等儀器把波形實時記錄下來，然后通過計算機接口傳輸?shù)叫盘柊l(fā)生器，直接下載到設(shè)計電路，便可更進(jìn)一步多次重覆實驗驗證。在信號發(fā)生器市場，除了安捷倫、泰克、普源精儀之外，其它產(chǎn)品基本都沒有USB HOST接口和任意波下載功能，這在很大程度上限制了它們的應(yīng)用。

zui后，隨著LXI概念的逐漸傳播，儀器測量對遠(yuǎn)程控制與PC配套軟件的呼聲越來越高，LAN接口與控制軟件漸行漸熱。普源精儀基于對用戶需求的了解，對軟件實行免費贈送。

產(chǎn)品：高性能信號源注重產(chǎn)品設(shè)計細(xì)節(jié)

對于絕大部分工程師和研發(fā)人員來說，3萬元人民幣這就是高性能信號發(fā)生器的價格上限，目前市場中信號發(fā)生器主要包括以下幾種：安捷倫的33250A、泰克的AFG3101和普源精儀的DG3000系列。

主流信號發(fā)生器。

這些儀器中，泰克AFG3101的采樣率表現(xiàn)不錯，在波形長度16K以內(nèi)時可達(dá)到1GSa/s，不過波形長度大于16K時是250MGa/s，普源精儀DG3000與安捷倫 33250A則分別穩(wěn)定于300MGa/s、250MGa/s；存儲深度和垂直分辨率方面33250A的6?K和12bit較為單薄，zui小輸出頻率和波形長度方面AFG3101的1mHz和128K也略顯不足；至于屏顯，33250A、DG3000、AFG3101的屏幕分別是256×6?單色液晶、4.0英寸彩色液晶、5.6英寸彩色液晶，后兩者在顯示復(fù)雜波形時將體現(xiàn)出優(yōu)勢。

此外，普源精儀 DG3000系列信號發(fā)生器是業(yè)界*款帶有數(shù)字邏輯輸出功能（16路數(shù)據(jù)通道和2路時鐘通道）的混合信號發(fā)生器（MSG），性能指標(biāo)稍低的DG2000系列也同樣可以選裝數(shù)字邏輯輸出模塊，配合模擬通道可以重現(xiàn)更多的混合信號。

zui后，在高性能信號發(fā)生器的使用過程中，一些平時宣傳較少的細(xì)節(jié)性問題實際上更應(yīng)該得到關(guān)注，這些設(shè)計細(xì)節(jié)將提升用戶的使用體驗，提高信號發(fā)生器的性價比。下面列舉普源精儀的部分設(shè)計細(xì)節(jié)為例，給大家日后采購提供一些參考。

內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)：采用鍍鋅板（在國內(nèi)只有寶鋼能夠生產(chǎn)），盡管成本高但堅固度強，無污染。產(chǎn)品外殼：ABS V0級材料，防火等級zui高，離開明火1.6秒會自動熄滅。編碼器：采用鐵制有手感的編碼器不易損壞。屏幕屏蔽：屏蔽后屏幕對信源的噪聲影響降低，直接影響測量效果和測量精度。BNC接口：BNC為安費諾發(fā)明，是BNC制造商中的，用料考究使用合金無鍍層材料，有效的減少了因鍍層產(chǎn)生的對信號的干擾，造價是普通廠家的5倍以上。托底材料：采購價格是普通材料的8倍，但*無毒，只有三家廠商生產(chǎn)。固屏膠帶：3M膠條密封性好，膠制長久不失效，且雙層密封有效阻止了灰塵進(jìn)入液晶屏，增加了屏幕的使用壽命。電源風(fēng)扇：磁軸承穩(wěn)定性高，噪聲小，使用壽命長。電源及主板突起部分：涂膠的目的增加抗震性和散熱性。

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，信號發(fā)生器的用途更加廣泛，但由于信號發(fā)生器功能越來越多，品牌、型號分布日趨復(fù)雜，單憑產(chǎn)品性能指標(biāo)已經(jīng)不能左右用戶的選擇，只有更具性價比、更有行業(yè)適用性、更方便工程師操作的產(chǎn)品才能獲得用戶的青睞。