中国市场主流信号发生器采购指南

2008-05-23 14:06:31来源: 电子工程专辑 关键字:漂移  波形  频率  输出  正弦波  变频  逻辑  编程
  随着电子技术的发展,电路测试对信号发生器的要求已经越来越高。除生成标准波形正弦波、方波、三角波、脉冲波之外,信号发生器还要用于模拟输出一些不规则信号,以生成“实际环境”信号,包括在被测设备离开实验室或车间时可能遇到的毛刺、漂移、噪声和其它异常事件等。所有这些都要求信号发生器输出信号的参数如频率、波形、输出电压或功率等,能够在一定范围内进行更加精确的调整,并拥有更好的稳定性及输出指示。

  目前市场上常见的信号发生器,按照价格与适用性大致可以分成高、中、低端,但由于品牌、型号冗繁,使用者在采购过程中面临很大难题。为了方便工程师的选购适合自己需要的信号发生器,本文将重点“检阅”一些市场中销量大的信号发生器。

  低端产品:DDS技术提高产品适用性

  通常价位在5,000元上下的信号发生器都是定位在普及水平的低端产品,这类产品由于性能指标的限制,多应用于教育和培训,常见如下:普源精仪的DG1000系列、石家庄无线电四厂的TFG2000系列、南京盛普的SPF05/SPF10和台湾固纬的SFG-830。

  这四家产品均来自中国厂商安捷伦、泰克等几家国际大厂并没有在低端市场投入什么战斗力,这主要缘于普及型产品不断提升的技术成本——DDS技术的向下移植。

  所谓DDS技术是直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis)的简称,包括安捷伦、泰克、普源精仪等厂商的高性能信号源都基于DDS技术。该技术1971年3月由美国学者J.Tierncy、C.M.Rader和B.Gold最先提出,这是一种从相位概念出发直接合成所需要波形的新的全数字频率合成技术。同传统频率合成技术相比,DDS技术具有频率分辨率高、变频速度快、变频相位连续、相位噪声低等优点,易于功能扩展、便于全数字化集成、容易实现对输出信号的多种调制,是近年来任意波形发生器的基础。

  这里需要特别说明,虽然大部分厂商都已经应用了DDS技术,但是由于实现方式不同,产生任意波的任意程度有本质的差别。现行的两种DDS实现方式包括:1、应用可编程逻辑和DAC搭建DDS电路;2、直接利用采购的DDS芯片。在刚刚列举的产品中,只有普源精仪采用的是前者,其余厂商或者直接采购DDS芯片,或者尚未脱离模拟技术。

  目前市面上直接采购的DDS芯片,价格昂贵、功能固定单一,采用这一方案的信号发生器并不能够真正实现“任意波”,而且所谓的“任意波”采样率也很低,应用受到很大限制。而普源精仪的DG系列产品基于FPGA的技术设计实现DDS,不仅可以根据实际需要对其功能进行灵活地修改、配置,还让信号发生器的功能更加强大,可以实现深存储的任意波功能或调制功能。如果信号发生器不能提供真正的任意波,将会给实验带来诸多不便,因此采用哪种DDS实现方式是选购过程中特别要注意的一点。

  在具体的性能指标方面,四家产品则各有优劣。其中普源精仪DG1000较为实用,输出的波形全部均为14bit/100MSa,任意波的带宽最高达5MHz;石无四的TFG2000也同样是不错的选择,不过在三角波、锯齿波、指数、对数、噪声方面的8bit/1MHz输出略显不足。频率计测量方面,普源精仪DG1000达到了200MHz,盛普、石无四都是100MHz,固纬的SFG-830没有设置这项功能。屏显方面,普源精仪DG1000的256×64的LCD显示更多内容,具有图形化输出波形显示方式,石无四TFG2000的LCD稍小一些,盛普、固纬的字符显示均不如能图形化输出波形的LCD直观易懂。

  除了通用指标之外,每款产品还具有自己独特的卖点:普源精仪的DG1000自带10种语言用户界面嵌入式帮助系统,连续按住几秒钟会自动显示帮助明细,给实际操作提供了方便;石无四的TFG2000可存储40组用户设置的工作参数,为多种信号检测提供便利;固纬的SFG-830可输出频率较高的正弦和方波,对正弦和方波要求高的用户可以考虑。另外,只有高性能产品才具有的USB HOST接口和任意波编辑下载功能也开始出现在低端产品上。

  由于性能的提升,普及型产品已经可以满足电子工程实验室日常实验、AM和FM信号通信原理教学实验和扫频信号滤波器特性分析等内容要求,成为教育等市场的首选产品。

  中端产品:波形下载功能为设计检测提供有力支持

  目前中端信号发生器的价格大致定位在万元左右,电子电路设计、功能检测、信号模拟这些工作越来越离不开任意波功能,选购时除关心传统信号源的缺陷之外,更应关心它的波形生成和下载能力,同时也要注意它的输出通道数,以便同步比较两信号的相移特性,进一步达到仿真实验状态。

  中端信号发生器中比较有价值的产品如下:安捷伦的33220A、泰克的AFG3021/3022和普源精仪的DG2000系列。在中端市场,以上三者竞争异常激烈,而作为兵家争夺重地的基本性能指标,就是招标过程中的第一个重要参考依据。

  首先,采样率方面,安捷伦33220A是50MSa/s,普源精仪DG2000为100MSa/s, 泰克AFG3021/3022最高,达250MSa/s。其次,波形长度方面,普源精仪以512K遥遥领先,安捷伦与泰克同为64K。第三,垂直分辨率方面相差不大。第四,屏幕显示方面,泰克的5.6英寸LCD效果较好,安捷伦与普源精仪为256×64 LCD。

  另外,在军事、航空、交通、制造等领域中,有些电路运行环境很难估计,实验设计完成之后,在现实环境还需要作更进一步实验,有些实验的成本很高或者风险性很大(如火车高速实验时铁轨变换情况、飞机试机时螺旋桨的运行情况等),人们不可能长期作实验判断所设计产品(高速火车、飞机)的可行性和稳定性等,这时就需要利用任意波形发生器的波形下载功能。在作一些复杂、费用高、风险性大的实验时,通过数字示波器等仪器把波形实时记录下来,然后通过计算机接口传输到信号发生器,直接下载到设计电路,便可更进一步多次重覆实验验证。在信号发生器市场,除了安捷伦、泰克、普源精仪之外,其它产品基本都没有USB HOST接口和任意波下载功能,这在很大程度上限制了它们的应用。

  最后,随着LXI概念的逐渐传播,仪器测量对远程控制与PC配套软件的呼声越来越高,LAN接口与控制软件渐行渐热。普源精仪基于对用户需求的了解,对软件实行免费赠送。

  高端产品:高性能信号源注重产品设计细节

  对于绝大部分工程师和研发人员来说,3万元人民币这就是高性能信号发生器的价格上限,目前市场中高端信号发生器主要包括以下几种:安捷伦的33250A、泰克的AFG3101和普源精仪的DG3000系列。

  这些仪器中,泰克AFG3101的采样率表现不错,在波形长度16K以内时可达到1GSa/s,不过波形长度大于16K时是250MGa/s,普源精仪DG3000与安捷伦 33250A则分别稳定于300MGa/s、250MGa/s;存储深度和垂直分辨率方面33250A的64K和12bit较为单薄,最小输出频率和波形长度方面AFG3101的1mHz和128K也略显不足;至于屏显,33250A、DG3000、AFG3101的屏幕分别是256×64单色液晶、4.0英寸彩色液晶、5.6英寸彩色液晶,后两者在显示复杂波形时将体现出优势。

  此外,普源精仪 DG3000系列信号发生器是业界第一款带有数字逻辑输出功能(16路数据通道和2路时钟通道)的混合信号发生器(MSG),性能指标稍低的DG2000系列也同样可以选装数字逻辑输出模块,配合模拟通道可以重现更多的混合信号。

  最后,在高性能信号发生器的使用过程中,一些平时宣传较少的细节性问题实际上更应该得到关注,这些设计细节将提升用户的使用体验,提高信号发生器的性价比。下面列举普源精仪的部分设计细节为例,给大家日后采购提供一些参考。

  内支撑结构:采用镀锌板(在国内只有宝钢能够生产),尽管成本高但坚固度强,无污染。产品外壳:ABS V0级材料,防火等级最高,离开明火1.6秒会自动熄灭。编码器:采用铁制有手感的编码器不易损坏。屏幕屏蔽:屏蔽后屏幕对信源的噪声影响降低,直接影响测量效果和测量精度。BNC接口:BNC为安费诺发明,是BNC制造商中的权威,用料考究使用合金无镀层材料,有效的减少了因镀层产生的对信号的干扰,造价是普通厂家的5倍以上。托底材料:采购价格是普通材料的8倍,但完全无毒,全球只有三家厂商生产。固屏胶带:3M胶条密封性好,胶制长久不失效,且双层密封有效阻止了灰尘进入液晶屏,增加了屏幕的使用寿命。电源风扇:磁轴承稳定性高,噪声小,使用寿命长。电源及主板突起部分:涂胶的目的增加抗震性和散热性。

  随着电子信息技术的发展,信号发生器的用途更加广泛,但由于信号发生器功能越来越多,品牌、型号分布日趋复杂,单凭产品性能指标已经不能左右用户的选择,只有更具性价比、更有行业适用性、更方便工程师操作的产品才能获得用户的青睐。

关键字:漂移  波形  频率  输出  正弦波  变频  逻辑  编程

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2008/0523/article_134.html
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