信號發(fā)生器采購指南

信號發(fā)生器采購指南

隨著(zhù)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(lái)越高。除生成標準波形如正弦波、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則信號，以生成“實(shí)際環(huán)境"信號，包括在被測設備離開(kāi)實(shí)驗室或車(chē)間時(shí)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如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能夠在一定范圍內進(jìn)行更加的調整，并擁有更好的穩定性及輸出指示。

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的信號發(fā)生器，按照價(jià)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(guò)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(diǎn)“檢閱"一些市場(chǎng)中銷(xiāo)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(jià)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(lèi)產(chǎn)品由于性能指標的限制，多應用于教育和培訓，常見(jiàn)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(chǎng)常見(jiàn)的主流低端信號發(fā)生器。

這四家產(chǎn)品均來(lái)自中國廠(chǎng)商，安捷倫、泰克等幾家大廠(chǎng)并沒(méi)有在低端市場(chǎng)投入什么戰斗力，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)是直接數字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis）的簡(jiǎn)稱(chēng)，包括安捷倫、泰克、普源精儀等廠(chǎng)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字頻率合成技術(shù)。同傳統頻率合成技術(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、相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，易于功能擴展、便于全數字化集成、容易實(shí)現對輸出信號的多種調制，是近年來(lái)任意波形發(fā)生器的基礎。

這里需要特別說(shuō)明，雖然大部分廠(chǎng)商都已經(jīng)應用了DDS技術(shù)，但是由于實(shí)現方式不同，產(chǎn)生任意波的任意程度有本質(zhì)的差別?，F行的兩種DDS實(shí)現方式包括：1、應用可編程邏輯和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(chǎng)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(jià)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(shí)現“任意波"，而且所謂的“任意波"采樣率也很低，應用受到很大限制。而普源精儀的DG系列產(chǎn)品基于FPGA的技術(shù)設計實(shí)現DDS，不僅可以根據實(shí)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(shí)現深存儲的任意波功能或調制功能。如果信號發(fā)生器不能提供真正的任意波，將會(huì )給實(shí)驗帶來(lái)諸多不便，因此采用哪種DDS實(shí)現方式是選購過(guò)程中特別要注意的一點(diǎn)。

在具體的性能指標方面，四家產(chǎn)品則各有優(yōu)劣。其中普源精儀DG1000較為實(shí)用，輸出的波形全部均為14bit/100MSa，任意波的帶寬zui高達5MHz；石無(wú)四的TFG2000也同樣是不錯的選擇，不過(guò)在三角波、鋸齒波、指數、對數、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達到了200MHz，盛普、石無(wú)四都是100MHz，固緯的SFG-830沒(méi)有設置這項功能。屏顯方面，普源精儀DG1000的256×6?的LCD顯示更多內容，具有圖形化輸出波形顯示方式，石無(wú)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(guān)易懂。

除了通用指標之外，每款產(chǎn)品還具有自己*的賣(mài)點(diǎn)：普源精儀的DG1000自帶10種語(yǔ)言用戶(hù)界面和嵌入式幫助系統，連續按住幾秒鐘會(huì )自動(dòng)顯示幫助明細，給實(shí)際操作提供了方便；石無(wú)四的TFG2000可存儲40組用戶(hù)設置的工作參數，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(hù)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(kāi)始出現在低端產(chǎn)品上。

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

中端產(chǎn)品：波形下載功能為設計檢測提供有力支持

目前中端信號發(fā)生器的價(jià)格大致定位在萬(wàn)元左右，電子電路設計、功能檢測、信號模擬這些工作越來(lái)越離不開(kāi)任意波功能，選購時(shí)除關(guān)心傳統信號源的缺陷之外，更應關(guān)心它的波形生成和下載能力，同時(shí)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，進(jìn)一步達到仿真實(shí)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(jià)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(chǎng)，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，就是招標過(guò)程中的*個(gè)重要參考依據。

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250MSa/s。其次，波形長(cháng)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(shí)驗設計完成之后，在現實(shí)環(huán)境還需要作更進(jìn)一步實(shí)驗，有些實(shí)驗的成本很高或者風(fēng)險性很大（如火車(chē)高速實(shí)驗時(shí)鐵軌變換情況、飛機試機時(shí)螺旋槳的運行情況等），人們不可能長(cháng)期作實(shí)驗判斷所設計產(chǎn)品（高速火車(chē)、飛機）的可行性和穩定性等，這時(shí)就需要利用任意波形發(fā)生器的波形下載功能。在作一些復雜、費用高、風(fēng)險性大的實(shí)驗時(shí)，通過(guò)數字示波器等儀器把波形實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，然后通過(guò)計算機接口傳輸到信號發(fā)生器，直接下載到設計電路，便可更進(jìn)一步多次重覆實(shí)驗驗證。在信號發(fā)生器市場(chǎng)，除了安捷倫、泰克、普源精儀之外，其它產(chǎn)品基本都沒(méi)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用。

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

產(chǎn)品：高性能信號源注重產(chǎn)品設計細節

對于絕大部分工程師和研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，3萬(wàn)元人民幣這就是高性能信號發(fā)生器的價(jià)格上限，目前市場(chǎng)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的采樣率表現不錯，在波形長(cháng)度16K以?xún)葧r(shí)可達到1GSa/s，不過(guò)波形長(cháng)度大于16K時(shí)是250MGa/s，普源精儀DG3000與安捷倫 33250A則分別穩定于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(cháng)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，后兩者在顯示復雜波形時(shí)將體現出優(yōu)勢。

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

zui后，在高性能信號發(fā)生器的使用過(guò)程中，一些平時(shí)宣傳較少的細節性問(wèn)題實(shí)際上更應該得到關(guān)注，這些設計細節將提升用戶(hù)的使用體驗，提高信號發(fā)生器的性?xún)r(jià)比。下面列舉普源精儀的部分設計細節為例，給大家日后采購提供一些參考。

內支撐結構：采用鍍鋅板（在國內只有寶鋼能夠生產(chǎn)），盡管成本高但堅固度強，無(wú)污染。產(chǎn)品外殼：ABS V0級材料，防火等級zui高，離開(kāi)明火1.6秒會(huì )自動(dòng)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(wú)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(jià)是普通廠(chǎng)家的5倍以上。托底材料：采購價(jià)格是普通材料的8倍，但*無(wú)毒，只有三家廠(chǎng)商生產(chǎn)。固屏膠帶：3M膠條密封性好，膠制長(cháng)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：磁軸承穩定性高，噪聲小，使用壽命長(cháng)。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(zhù)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(lái)越多，品牌、型號分布日趨復雜，單憑產(chǎn)品性能指標已經(jīng)不能左右用戶(hù)的選擇，只有更具性?xún)r(jià)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(hù)的青睞。