信號發(fā)生器在廣義上分成混合信號發(fā)生器( 任意波形發(fā)生器和任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器) 和邏輯信號源( 脈沖或碼型發(fā)生器)，滿足了全系列信號生成需求,。每種信號發(fā)生器都有*的優(yōu)勢,，或多或少地適合某種特定應(yīng)用。
　　混合信號發(fā)生器是為輸出具有模擬特點(diǎn)的波形而設(shè)計(jì)的,，包括正弦波和三角波等模擬波,，以及表現(xiàn)出每個(gè)實(shí)際環(huán)境信號都包括的圓形和不理想的“方”波。在通用混合信號發(fā)生器中,，您可以控制幅度,、頻率和相位及DC 偏置和上升時(shí)間和下降時(shí)間；您可以創(chuàng)建過沖等畸變,；還可以增加邊沿抖動(dòng),、調(diào)制等等。
　　真正的數(shù)字信號發(fā)生器必需驅(qū)動(dòng)數(shù)字系統(tǒng),。其輸出是二進(jìn)制脈沖流 - 數(shù)字信號發(fā)生器不能生成正弦波或三角波,。數(shù)字信號發(fā)生器的功能是為滿足計(jì)算機(jī)總線需求和類似應(yīng)用而優(yōu)化的。這些功能包括加快碼型開發(fā)速度的軟件工具,，也可能包括為匹配各種邏輯系列而設(shè)計(jì)的探頭之類的硬件工具,。如前所述，從函數(shù)發(fā)生器到任意信號發(fā)生器到碼型發(fā)生器,，當(dāng)前幾乎所有高性能信號發(fā)生器都基于數(shù)字結(jié)構(gòu),，支持靈活的編程能力和杰出的精度。
　　模擬信號發(fā)生器和混合信號發(fā)生器
　　模擬信號發(fā)生器和混合信號發(fā)生器的類型——任意波形發(fā)生器
　　從歷*看,，生成各種波形的任務(wù)一直使用單獨(dú)的信號發(fā)生器完成,，從超純音頻正弦波發(fā)生器到幾GHz 的RF 信號發(fā)生器。盡管有許多商用解決方案,，但用戶通常必須根據(jù)手邊的項(xiàng)目定制設(shè)計(jì)或改動(dòng)信號發(fā)生器,。設(shè)計(jì)儀器質(zhì)量的信號發(fā)生器非常困難,，當(dāng)然設(shè)計(jì)輔助測試設(shè)備會(huì)占用項(xiàng)目的寶貴時(shí)間。
　　幸運(yùn)的是,，數(shù)字采樣技術(shù)和信號處理技術(shù)給我們帶來了一個(gè)解決方案,，可以使用一臺(tái)儀器 - 任意波形發(fā)生器滿足幾乎任何類型的信號發(fā)生需求。任意波形發(fā)生器可以分成任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG) 和任意波形發(fā)生器 (AWG),。
　　任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG)
　　任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器 (AFG) 滿足了廣泛的激勵(lì)需求,；事實(shí)上，它是當(dāng)前業(yè)內(nèi)流行的信號發(fā)生器結(jié)構(gòu),。一般來說,，這一儀器提供的波形變化要少于AWG 同等儀器，但具有杰出的穩(wěn)定性及能夠快速響應(yīng)頻率變化,。如果DUT 要求典型的正弦波和方波( 及其它),，并能夠在兩個(gè)頻率之間幾乎即時(shí)開關(guān)，那么任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器(AFG) 提供了適當(dāng)?shù)墓ぞ?。另一個(gè)特點(diǎn)是AFG 的成本低,，對不要求AWG 通用性的應(yīng)用具吸引力。
　　AFG 的許多功能與AWG 相同,，但AFG 設(shè)計(jì)成更加的儀器,。AFG 提供了許多*優(yōu)勢：它生成穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)形狀的波形，特別是重要的正弦波和方波,，而且準(zhǔn)確,、捷變。捷變是指能夠迅速干凈地從一個(gè)頻率轉(zhuǎn)到另一個(gè)頻率,。
　　大多數(shù)AFG 提供了用戶熟悉的下述波形的某個(gè)子集：
　　正弦波
　　方波
　　三角波
　　掃描
　　脈沖
　　鋸齒波
　　調(diào)制
　　半正弦波
　　當(dāng)然AWG 也能提供這些波形,，但當(dāng)前AFG 是為改善輸出信號的相位、頻率和幅度控制而設(shè)計(jì)的,。此外,，許多AFG 提供了從內(nèi)部來源或外部來源調(diào)制信號的方式，這對某些類型的標(biāo)準(zhǔn)一致性測試至關(guān)重要,。

　　過去,，AFG 使用模擬振蕩器和信號調(diào)節(jié)創(chuàng)建輸出信號。全新的AFG 依賴直接數(shù)字合成(DDS) 技術(shù)確定樣點(diǎn)從存儲(chǔ)器中輸出時(shí)鐘的速率,。

　　圖16. 任意波形/ 函數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)( 簡圖),。
　　DDS 技術(shù)使用一個(gè)時(shí)鐘頻率生成儀器范圍內(nèi)的任何頻率，來合成波形,。圖16 以簡化形式概括了基于DDS的AFG 結(jié)構(gòu),。
　　在相位累加器電路中，Delta (D) 相位寄存器接收來自頻率控制器的指令,，表示輸出信號將在每個(gè)連續(xù)周期中前進(jìn)的相位增量,。在現(xiàn)代高性能AFG 中,，相位分辨率可能會(huì)低到1/230，即約為1/1,000,000,000,。相位累加器的輸出作為AFG 波形存儲(chǔ)器部分的時(shí)鐘使用,。儀器操作幾乎與AWG 相同，但有一個(gè)明顯例外是波形存儲(chǔ)器一般只包含部分基本信號,，如正弦波和方波,。模擬輸出電路基本上是一個(gè)固定頻率的低通濾波器，保證只有感興趣的編程頻率( 沒有時(shí)鐘人工信號) 離開AFG 輸出,。
　　為了解相位累加器怎樣創(chuàng)建頻率,，想象一下控制器把值1 發(fā)送到30 位D 相位寄存器。相位累加器D 輸出寄存器將在每個(gè)周期中前進(jìn)360 ÷ 230,，因?yàn)?60 度代表著儀器輸出波形的一個(gè)完整周期。因此,，D 相位寄存器值1 在AFG 范圍內(nèi)生成頻率低的波形,，要求整整2D 增量，創(chuàng)建一個(gè)周期,。電路將保持在這一頻率,，直到D 相位寄存器加載一個(gè)新值。

　　大于1 的值將更迅速地前進(jìn)通過360 度,，生成更高的輸出頻率 ( 某些AFG 采用不同的方法：它們跳過某些樣點(diǎn),，從而更快地閱讀存儲(chǔ)器，提高輸出頻率),。變化是相位值由頻率控制器提供,，根本不需要改變主時(shí)鐘頻率。此外,，它允許波形從波形周期內(nèi)的任何點(diǎn)開始,。

　　圖17. ( 左) 表示正弦波的一串樣點(diǎn)；( 右) 重建的正弦波,。
　　例如,，假設(shè)必需生成一個(gè)從周期正向部分峰值開始的正弦波?；緮?shù)學(xué)運(yùn)算告訴我們,，這個(gè)峰值發(fā)生在90度。因此：
　　230 個(gè)增量 = 360° ; 且90° = 360° ÷ 4; 那么90° = 230 ÷ 4在相位累加器收到一個(gè)等于(230 ÷ 4) 的值時(shí),，它會(huì)提示波形存儲(chǔ)器從包含正弦波正峰值電壓的位置啟動(dòng),。
　　典型的AFG 在存儲(chǔ)器預(yù)編程部分存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波形。從整體上看,，正弦波和方波是許多測試應(yīng)用使用廣泛的應(yīng)用,。任意波形保存在存儲(chǔ)器中用戶編程的部分,。
　　可以以與傳統(tǒng)AWG 相同的靈活性定義波形。但是,，DDS 結(jié)構(gòu)不支持存儲(chǔ)器分段和波形排序,。這些高級功能留給了高性能AWG。
　　DDS 結(jié)構(gòu)提供了杰出的頻率捷變性,，可以簡便地在空中對頻率變化和相位變化編程,，這特別適合任何類型的FM DUT，如無線和衛(wèi)星系統(tǒng)器件,。如果特定AFG的頻率范圍足夠大,，那么它為測試FSK 和跳頻電話技術(shù)( 如GSM) 提供了理想的信號發(fā)生器。
　　AFG 不能象AWG 那樣創(chuàng)建想得到的幾乎任何波形,，但AFG 能夠生成世界各地實(shí)驗(yàn)室,、維修設(shè)施和設(shè)計(jì)部門中常用的測試信號。此外,，它提供了杰出的頻率捷變性,。重要的是，AFG 通常是完成工作經(jīng)濟(jì)的方式,。
　　任意波形發(fā)生器 (AWG)

　　不管您在磁盤驅(qū)動(dòng)器檢定中需要由準(zhǔn)確的Lorentzian脈沖定形的數(shù)據(jù)流,，還是需要復(fù)調(diào)制RF 信號測試基于GSM 或基于CDMA 的手機(jī)，任意波形發(fā)生器 (AWG)都可以生成您想得到的任何波形,。您可以使用各種方法,，從數(shù)學(xué)公式到“畫出”波形，創(chuàng)建所需的輸出,。

　　圖18. 任意波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)( 簡圖)
　　從本質(zhì)上看,，任意波形發(fā)生器 (AWG) 是一種完善的播放系統(tǒng)，它根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供波形,，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)描述了AC 信號不斷變化的電壓電平,。它是一種方框圖看起來很簡單的工具。為解釋AWG 概念,，我們舉一個(gè)大家熟悉的例子,，比如實(shí)時(shí)讀出存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的唱片機(jī)( 在AWG 中是自己的波形存儲(chǔ)器；在唱片機(jī)中是唱片本身),。它們都輸出一個(gè)模擬信號或波形,。為理解AWG，首先必需掌握數(shù)字采樣的廣義概念,。顧名思義,，數(shù)字采樣是使用樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)定義一個(gè)信號，這些樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)沿著波形的斜率表示一串電壓測量,。通過使用示波器等儀器實(shí)際測量波形,，或使用圖形或數(shù)學(xué)技術(shù),，可以確定這些樣點(diǎn)。圖17 ( 左) 說明了一串樣點(diǎn),。盡管曲線使其得間隔似乎發(fā)生變化,，但所有這些點(diǎn)都以統(tǒng)一的時(shí)間間隔采樣。在AWG 中,，采樣的值以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在快速隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 中,。

　　通過使用存儲(chǔ)的信息，可以讀回存儲(chǔ)器位置,，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 輸入數(shù)據(jù)點(diǎn),，在任何時(shí)間重建信號( 下圖)。圖17 ( 右) 說明了結(jié)果,。注意AWG 的輸出電路在樣點(diǎn)之間濾波,，以連接各個(gè)點(diǎn)，創(chuàng)建干凈的不間斷的波形形狀,。DUT 不會(huì)把這些點(diǎn)“看作”離散的點(diǎn),，而是看作連續(xù)的模擬波形。

       圖18 是實(shí)現(xiàn)這些操作的AWG 簡化的方框圖,。

　　AWG提供了幾乎任何其它儀器都不能匹配的通用性。由于其能夠生成可以想到的任何波形,，因此AWG 支持從汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)模擬到無線網(wǎng)絡(luò)極限測試的各種應(yīng)用,。

　　圖19. 高性能混合信號發(fā)生器：泰克AWG7000 系列任意波形發(fā)生器。


　　混合信號發(fā)生器系統(tǒng)和控制功能
　　與作為完整測量解決方案激勵(lì)單元的角色一樣,，混合信號發(fā)生器的控制和子系統(tǒng)采用專門設(shè)計(jì),，加快了各種波形類型的開發(fā)速度，提供了擁有完整保真度的波形,。
　　基本的,、經(jīng)常處理的信號參數(shù)都有自己獨(dú)用的前面板控制功能。比較復(fù)雜的操作及需要頻次較低的操作則通過儀器顯示屏上的菜單進(jìn)入,。
　　Level Control ( 電平控制) 負(fù)責(zé)設(shè)置輸出信號的幅度和偏置電平,。在圖19 所示的信號發(fā)生器中，前面板上的獨(dú)用電平控制功能可以簡便地設(shè)置幅度和偏置值,，而不必依賴多級菜單,。

　　Timing Control ( 定時(shí)控制) 通過控制采樣率，設(shè)置輸出信號的頻率,。這里,，基于硬件的獨(dú)用控制功能也簡化了基本水平參數(shù)的設(shè)置。

　　圖20. AWG 用戶界面,，其中顯示了用來選擇菜單的設(shè)置欄,。
　　注意,，上面的任何參數(shù)都不控制儀器生成的實(shí)際波形。這一功能位于編輯/ 控制屏幕上的菜單中,。觸摸面板或鼠標(biāo)選擇感興趣的視圖,，其可能會(huì)提供控制功能，在圖形用戶界面中定義順序或數(shù)字輸出設(shè)置,，如圖20所示,。在啟動(dòng)這樣一個(gè)頁面后，您只需使用數(shù)字鍵盤和/ 或通用滾動(dòng)旋鈕填空即可,。