任意波形發生器的關鍵技術指標

       任意波形發生器關鍵技術指標

　　通過了解任意波形發生器(AWG)的關鍵技術指標，有助于讓您做出明智的采購決策。您需要知道如何對各類 AWG 和不同廠商的存儲器、采樣率、動態范圍和帶寬進行比較。

　　存儲器大小 - 存儲器大小指的是可用于存儲長串用戶自定義波形的存儲器容量。該技術指標的單位為千兆樣點(Gsa)。數據被饋入數模轉換器(DAC)中，生成所需信號的電壓階躍表示。為了精確地創建已定義的信號，就會需要高采樣率和大存儲器。

　　采樣率 - 采樣率是 DAC 在給定時間間隔內可以采樣的樣點數量。該技術指標的單位為千兆樣點/秒(Gsa/s)。采樣率決定了任意波形發生器輸出信號的最大頻率分量。采樣率也可以用其他術語來表示，如“時鐘速率”和“樣點訪問速率”。下面這個公式可以用來理解存儲器大小和采樣率之間的關系。

　　存儲器/采樣率 = 播放時間

　　從上式可以看出，采樣率越高，使用的內存就越多，播放時間也就越短。播放時間決定了 AWG 可以生成的獨特波形的總長度。這個播放時間長度也稱為重復前的持續時間。例如，存儲器大小為 256 kSa，采樣率為 64 GSa/s 的話，播放時間為 4 微秒。這個碼型不是很長，這也是它需要大量內存才能獲得更多播放時間的原因。

　　動態范圍 — 垂直分辨率(DAC 位數)

　　這是 DAC 的輸出，它表示為電壓與垂直分辨率位數的比。該值用相對于載波幅度的分貝數(dBc)來表示。例如，8 位 DAC 可以輸出 2 到 8 位的垂直分辨率，或產生所需波形的 256 個不同的電壓電平。在比較不同品牌的任意波形發生器 ADC 位數技術指標時，我們務必要了解，ADC 每增加一位，垂直分辨率會翻倍。

　　帶寬 - 任意波形發生器的輸出限定為特定的上端輸出頻率。任意波形發生器的帶寬是它能夠可靠地提供的頻率輸出范圍。該值也稱為“數據速率”，以千兆位/秒(Gb/s)表示。請注意，帶寬由采樣率決定，但它們之間不是一對一的關系。我們來看看為什么會出現這種情況。

　　DAC 必須在存儲器中準確地創建信號，并且在每個周期需要產生至少兩個數據點。這就是所謂的奈奎斯特理論。因此，采樣率為 1 GHz 的話，DAC 的輸出為 500 MHz，即采樣率的一半。

　　DAC 輸出信號不是平滑的正弦波，而是存儲器中用電壓階躍表示的碼型。因此，DAC 輸出需要進行濾波。在任意波形發生器內，濾波通過重建濾波器完成，該濾波器可產生平滑的正弦波。然而，采用這種類型的濾波有一定的代價，采樣率與 AWG 輸出頻率的比值要額外損失 10%。您可以參考下面的公式。例如，上述 1 GHz 采樣率會使得任意波形發生器的最大輸出頻率達到 400 MHz。

　　最大任意波形發生器輸出頻率 = 采樣率 x 40%

　　無雜散動態范圍(SFDR)- 該值在頻域中測量，是從選定頻率到所述帶寬內最高可見雜散或諧波的距離，用 dB 表示。該值以相對于選定頻率幅度的分貝數表示。下圖中的屏幕截圖所示為屏幕中心的 AWG 輸出頻率的示例，左側的雜散比振幅低 94.54 dB。

　　相對于雜散的中心頻率

　　有效位數(ENOB)- 有效位數來自 DAC 位數。由于諧波、雜散信號和 AWG 本底噪聲的影響，有效位數小于 DAC 位數。請注意，該技術指標會改變 AWG 的帶寬，您應當查看如下圖一樣的 ENOB 與頻率圖，獲得與您選擇的信號輸出頻率相關的值。請注意，下圖中的圖表參考了一個 14 位系統。但是，您可以看到，在受到信噪比失真(SINAD)的影響之后，接收機在 1.5 GHz 的實際分辨率位數降低到了大約 9 位。

　　頻率上的 ENOB 曲線

　　ENOB 是一個很好的技術指標，能夠在考慮對信號質量的影響后查看 AWG 的實際性能。ENOB 可以根據以下公式來測量或計算。請注意，SINAD 是總信號功率與意外信號噪聲之間的比值。

　　抖動 - 波形的抖動會導致邊沿和電壓電平不對齊。這樣可能會導致 AWG 將數據誤差注入您的系統。抖動值通常以同步時鐘和直接數據輸出之間的 ps 峰峰值表示。

　　了解 AWG 的關鍵技術指標規格，為您的應用選擇合適的發生器：

　　? 存儲器、采樣率和播放時間相互關聯

　　? 帶寬與采樣率不會匹配，但應該是采樣率的 60%

　　? 相比 ADC 位數，ENOB 可以更好地表示分辨率

　　? 將抖動技術指標考慮在內，以確保真實的信號保真度

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