函數(shù)信號(hào)發(fā)生器占空比

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種信號(hào)發(fā)生裝置，能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)，頻率范圍可從幾個(gè)微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。

信號(hào)發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器及任意波形發(fā)生器，而函數(shù)波形發(fā)生器在設(shè)計(jì)上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式。眾所周知，數(shù)字合成式函數(shù)信號(hào)源無論就頻率、幅度乃至信號(hào)的信噪比（S/N）均優(yōu)于模擬，其鎖相環(huán)（ PLL）的設(shè)計(jì)讓輸出信號(hào)不僅是頻率精準(zhǔn)，而且相位抖動(dòng)（phase Jitter）及頻率漂移均能達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)，但畢竟是數(shù)字式信號(hào)源，數(shù)字電路與模擬電路之間的干擾，始終難以有效克服，也造成在小信號(hào)的輸出上不如模擬式的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

如何用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生低占空比的信號(hào)

如果您要表征數(shù)字器件特性，通常會(huì)用脈沖發(fā)生 器產(chǎn)生所需要的信號(hào)。但對于像微控制器這樣的低頻 應(yīng)用，您可使用較便宜的通用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生低占空 比信號(hào)。

今天的通用函數(shù)發(fā)生器是有眾多功能的信號(hào)源，它 們采用直接合成的數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生方案，可產(chǎn)生帶有內(nèi)置 掃描和調(diào)制的多種類型的波形和頻率。有些發(fā)生器更具 有產(chǎn)生任意波形的能力。雖然一般都具有極穩(wěn)定的頻率 和很低的失真，但并不完全適合產(chǎn)生低占空比的信號(hào)。

當(dāng)您用通用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生可變占空比方波時(shí)，占 空比通常限制為 20% 至 80%，并以 1% 步進(jìn)。另一項(xiàng)限 制是函數(shù)發(fā)生器的帶寬；典型函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生達(dá)15MHz 的方波。有限帶寬造成上升和下降時(shí)間約為20ns－－因此最小的脈沖寬度為 40ns。

對每一步驟的說明

您能用今天許多函數(shù)發(fā)生器都具有的突波模式能力 產(chǎn)生低占空比脈沖，從把方波的周期設(shè)置為相應(yīng)所需短 脈沖的寬度開始。由于方波是連續(xù)的，需要有“選通” 信號(hào)的方法。我們把發(fā)生器設(shè)置為重復(fù)發(fā)送方波的一個(gè) 周期或突波，方波極低的頻率相當(dāng)于所需的脈沖間隔。

為使您清楚理解這一過程，我們以 Agilent 33120A函數(shù)／任意波形發(fā)生器為例。在這一個(gè)例子中要每200s 產(chǎn)生一個(gè)1s 的脈沖，相應(yīng)的占空比為 0.5%。

在開始前需要先計(jì)算具有 1?s 正脈沖寬度（即 2?s 周期）的方波頻率。該周期的倒數(shù)即 500kHz 的頻率。把 函數(shù)發(fā)生器輸出設(shè)置為該頻率。

由于我們的目標(biāo)是每 200?s 一個(gè)脈沖突波波形，其 倒數(shù)是 5kHz 的重復(fù)率。這也稱為突波率（見圖 1）。

第一步，設(shè)置脈沖

首先選擇方波功能，設(shè)置脈沖的輸出幅度為 1Vpp。 接著按脈沖寬度設(shè)置相應(yīng)的頻率。按我們前面的計(jì)算，2s 周期的頻率為 500kHz（正1s，負(fù)1s）。

第二步，設(shè)置突波

按 Shift，然后按 Burst（Burst 指示器被點(diǎn)亮）選擇33120A 的突波模式。再按 Shift 和 Recall Menu 把突波 計(jì)數(shù)設(shè)置為 1，使您能直接取顯示上的突波計(jì)數(shù)命令。

通過在菜單結(jié)構(gòu)中的往下移動(dòng)（按向下箭頭，↓），驗(yàn) 證計(jì)數(shù)確實(shí)設(shè)置為 1 。為在存儲(chǔ)器中保存此值， 按 Enter。下一步是確保 500kHz 信號(hào)中沒有任何相移，即 把突波相位設(shè)置為 0°。再次按 Shift 和 Recall Menu， 然后按向右箭頭 （》），直到顯示中出現(xiàn)突波相位。使用 向下箭頭（↓） 把相位設(shè)置為 0°。再按 Enter 保存該值 和退出菜單。

第三步，設(shè)置突波

現(xiàn)在把突波率設(shè)置至所需要的 5kHz 頻率。再次按Shift，然后按 Recall Menu，以跳入菜單。按向右箭頭（》）直到顯示中出現(xiàn)突波率，用向下箭頭（↓）送入 5kHz值。按 Enter 保存該值。

第四步，把突波源設(shè)置為內(nèi)部

對于33120A，可通過內(nèi)部或外部觸發(fā)突波模式。在 這一案例中，我們將使用內(nèi)觸發(fā)的突波模式。對于最終 時(shí)間，按 Shift》Recall Menu，然后用向右箭頭（ 》 ）， 直到顯示中出現(xiàn)突波源。用向下箭頭（↓）驗(yàn)證突波模式 設(shè)置為 INT（內(nèi)部）。您可通過把旋鈕旋到零（只有一 個(gè)旋鈕）把它設(shè)置到 INT。再次用 Enter 保存該值。檢 查示波器上的輸出示出擴(kuò)展的標(biāo)度（圖 2 說明如何觀 察）。您將看到讀出頻率為5kHz，脈沖寬度為 1ms，占空比為 0.5%，全都符合我們的要求。

除了方波外，您也可把這項(xiàng)技術(shù)用于其它波形。如 正弦波，三角波，甚至還能包括任意波形。還可調(diào)整任意類型脈沖的相位和偏置。

圖 2： 示波器示出 1?s， 0.5% 占空比脈沖

圖 3： 用突波模式輸出低占空比的任意波形

結(jié)論

您能用這項(xiàng)技術(shù)在有突波觸發(fā)能力的通用函數(shù)發(fā)生 器上產(chǎn)生低占空比脈沖。函數(shù)發(fā)生器的頻率能力將限制 所能產(chǎn)生脈沖的寬度和可使用的重復(fù)率。但這項(xiàng)技術(shù)將 允許您用通用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生低占空比脈沖，而不需要 求助于更昂貴的脈沖發(fā)生器。