1.2.2　33120A任意波形發(fā)生器

一、33120A任意波形發(fā)生器簡介

本函數(shù)發(fā)生器是穩(wěn)定的低失真度的儀器?？梢援a(chǎn)生最高15MHz的5種基本信號(hào)以及高達(dá)5MHz的5種以上任意波形信號(hào)，并且具有各種調(diào)制信號(hào)，廣泛適用于音頻響應(yīng)測試、振動(dòng)測試、伺服系統(tǒng)仿真、超聲波應(yīng)用等。

（一）儀器應(yīng)用簡介

1．儀器特點(diǎn)

（1）低失真波形（正弦、三角波和方波）以及斜波、噪聲信號(hào)。另外，能產(chǎn)生幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）、脈沖串調(diào)制（Burst）、頻移鍵控調(diào)制（FSK）四種調(diào)制波形以及脈沖譜包絡(luò)波（SINC）、負(fù)斜齒波、指數(shù)上升波、指數(shù)下降波、心率波五種任意波形。

（2）具有對數(shù)和線性掃頻。

（3）簡便的按鍵式輸入。輸出信號(hào)的頻率和幅度調(diào)節(jié)具有多種方式：輸入數(shù)字、按鍵遞增或遞減、調(diào)節(jié)旋鈕。

（4）在對數(shù)或線性掃頻模式下可調(diào)節(jié)掃頻時(shí)間和掃頻寬度。

（5）方波信號(hào)可以調(diào)節(jié)占空比。

（6）能夠設(shè)置直流偏置。

（7）具有TTL電平標(biāo)準(zhǔn)的同步信號(hào)輸出。

（8）具有50Ω主信號(hào)輸出。

（9）具有設(shè)置50Ω和開路負(fù)載阻抗功能，在不同負(fù)載阻抗下輸出幅度顯示不同。

（10）高可視性的真空熒光顯示。

（11）有儀器狀態(tài)存儲(chǔ)功能。

（12）四個(gè)可下載的16 000點(diǎn)任意波形存儲(chǔ)器。

（13）標(biāo)準(zhǔn)HP-IB（IEEE-488接口）及RS-232接口。

（14）SCPI（用于可編程儀器的標(biāo)準(zhǔn)指令）兼容性。

（15）用于Microsoft Windows 3.1的Optional 34811A Bench Link/Arb波形產(chǎn)生軟件。

2．面板特點(diǎn)

33120A的前面板如圖1.2.3所示。

圖1.2.3　33120A任意波形發(fā)生器前面板圖

前面板上有兩排鍵，絕大多數(shù)鍵由兩個(gè)功能。第一功能由按鍵上的黑色字表示，第二功能由按鍵上方的藍(lán)色字表示，第三功能由按鍵左側(cè)的綠色字表示。

按鍵究竟工作在何種功能狀態(tài)可以從顯示器的顯示判斷。如果顯示“Shift”字樣，表示按鍵在第二功能狀態(tài)。如果顯示“Num”，表示按鍵處于第三功能狀態(tài)。如果沒有顯示“Shift”或“Num”，則按鍵處于第一功能狀態(tài)。

按鍵進(jìn)入和退出第二功能狀態(tài)的方法是：按下“Shift”鍵。

按鍵進(jìn)入和退出第三功能狀態(tài)的方法是：按下“Enter Number”鍵。

顯示屏上提供了11位的數(shù)碼管顯示，以及大量的指示燈。各指示燈表示目前數(shù)碼管的顯示和儀器工作處于何種狀態(tài)。

（二）基本使用方法

1．自檢

（1）當(dāng)接通儀器電源后，函數(shù)發(fā)生器將進(jìn)行自檢，此時(shí)顯示器會(huì)亮起來， 輸出1kHz/100mV的正弦信號(hào)。

（2）如果要進(jìn)行更加全面的自檢，可在打開儀器電源開關(guān)時(shí)按住“Shift”鍵5s以上，放開后儀器開始全面自檢。如果自檢成功，將顯示PASS。如果自檢不成功，則顯示FAIL，同時(shí)顯示ERROR。

2．?dāng)?shù)字輸入方式

當(dāng)函數(shù)發(fā)生器顯示屏上的數(shù)字在閃動(dòng)時(shí)，表示可以改變該數(shù)字。此時(shí)，可按以下步驟改變此數(shù)字：

（1）按“Enter Number”鍵，顯示屏顯示：ENTER NUM，并且NUM指示燈點(diǎn)亮。

（2）根據(jù)需要設(shè)置的值按下相應(yīng)的數(shù)字鍵（看按鍵左側(cè)的綠色字）。

注意，在數(shù)字輸入時(shí)，默認(rèn)的單位是Hz和V。在輸入過程中要注意小數(shù)點(diǎn)的位置和零的個(gè)數(shù)。

（3）按“Enter”鍵確認(rèn)輸入并退出數(shù)字輸入狀態(tài)。

3．旋鈕輸入方式

當(dāng)函數(shù)發(fā)生器顯示屏上的數(shù)字在閃動(dòng)時(shí)，表示該數(shù)字可以修改。此時(shí)，可利用顯示屏右側(cè)的旋鈕快速遞增或遞減閃動(dòng)的數(shù)字。

一般情況下，數(shù)字輸入方式可以直接設(shè)置到指定的數(shù)值。旋鈕輸入和箭頭輸入通過遞增或遞減方式設(shè)置數(shù)值，當(dāng)顯示屏當(dāng)前值與指定值相差較多時(shí)，這兩種方法相對較慢。但如果將這兩種方式配合使用，也很快能完成設(shè)置任務(wù)。

4．箭頭輸入方式

當(dāng)函數(shù)發(fā)生器顯示屏上的數(shù)字在閃動(dòng)時(shí)，表示該數(shù)字可以修改。此時(shí)，可按以下步驟改變此數(shù)字：

（1）用“<”鍵和“>”鍵使數(shù)字閃動(dòng)移到要改變的位置上。

（2）用“∧”鍵或“∨”鍵使閃動(dòng)的數(shù)字遞減或遞增到所需的數(shù)字。

5．輸出頻率單位設(shè)置

在頻率設(shè)置模式下，使用“>”或“<”鍵使顯示屏上的頻率單位閃動(dòng)，然后使用“∨”鍵使頻率單位以10倍關(guān)系遞減，最低到mHz，使用“∧”鍵使頻率單位以10倍關(guān)系遞增，最高到MHz。

6．輸出頻率單位設(shè)置

（1）打開儀器電源，輸出一個(gè)幅度為100mVp-p的正弦信號(hào)或上次保存的信號(hào)。

（2）按下AMPL鍵進(jìn)入幅度設(shè)置模式。

（3）輸入需要的幅度值。

輸入幅度值有三種方式：數(shù)字輸入、旋鈕和箭頭輸入方式。

7．輸出幅度單位設(shè)置

先按下“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再使用“>”鍵選擇幅度單位為dBm，或者使用“∨”鍵選擇幅度單位為mVrms，使用“∧”鍵選擇頻率單位為mVp-p。

8．輸出偏置電壓設(shè)置

（1）打開儀器電源，輸出一個(gè)直流偏置為0Vdc的正弦信號(hào)或上次保存的信號(hào)。

（2）按下“Offset”鍵進(jìn)入直流偏置設(shè)置模式，顯示屏點(diǎn)亮Offset指示燈。

（3）輸入需要的偏置值。

9．輸出直流電壓

33120A函數(shù)發(fā)生器可以輸出±5V范圍內(nèi)的直流電壓。

（1）打開儀器電源，輸出一個(gè)正弦信號(hào)或上次保存的信號(hào)。

（2）進(jìn)入直流電壓狀態(tài)。按下前面板上最上排按鍵中的任意一種，并保持2s以上。顯示屏顯示當(dāng)前直流電壓值。

（3）輸入需要電壓值。

（4）設(shè)置電壓值的單位。

10．輸出設(shè)置方波占空比

本功能只對方波信號(hào)有效。當(dāng)輸出方波的頻率小于5MHz時(shí)，占空比可以設(shè)置為20%～80%之間的任意值。如果方波信號(hào)頻率大于5MHz時(shí)，占空比只能在40%～60%之間設(shè)置。

（1）打開儀器電源，輸出一個(gè)正弦信號(hào)或上次保存的信號(hào)。

（2）選擇輸出波形。按下方波選擇鍵，使儀器輸出方波信號(hào)，顯示屏上方波指示燈點(diǎn)亮。

（3）進(jìn)入占空比設(shè)置模式。按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按“%Duty”鍵進(jìn)入占空比設(shè)置模式，此時(shí)顯示屏顯示當(dāng)前的占空比值。

（4）輸入需要的占空比值。

二、應(yīng)用舉例

（一）基本操作實(shí)例

1．輸出含直流偏置的正弦波信號(hào)

設(shè)輸出正弦波信號(hào)含有200mV偏置置電壓、頻率10kHz、幅度為500mV。

（1）選擇輸出波形。

（2）設(shè)置輸出電壓值和單位。

（3）設(shè)置輸出頻率值和單位。

（4）設(shè)置偏置電壓。

2．輸出幅度調(diào)制信號(hào)

幅度調(diào)制波由載波和調(diào)制波組成。載波的幅度將隨調(diào)制波幅度的改變而改變，載波和調(diào)制波幅度的關(guān)系用調(diào)制系數(shù)反映。

33120A可以設(shè)置載波的波形、頻率、幅度以及調(diào)制波的波形、頻率和調(diào)制系數(shù)。

設(shè)載波信號(hào)幅度2V、頻率10kHz。調(diào)制信號(hào)頻率1kHz，調(diào)制系數(shù)0.5。

（1）設(shè)置載波信號(hào)幅度和頻率

按照輸出普通波形的方式選擇載波波形的波形、頻率、幅度。

（2）進(jìn)入幅度調(diào)制工作模式

先按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“AM”鍵，顯示屏AM指示燈點(diǎn)亮。

（3）設(shè)置調(diào)制信號(hào)波形

首先，按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“<”鍵（Recall Menu），顯示屏顯示：1：AM SHAPE。其次，按“∨”鍵移到下一級(jí)，顯示屏上將顯示當(dāng)前選定的調(diào)制波波形。如顯示屏顯示：SINE，表示用正弦波調(diào)制載波。再次，按“Enter”鍵保存設(shè)置并關(guān)閉菜單，顯示屏顯示Entered。

（4）設(shè)置調(diào)制信號(hào)頻率

現(xiàn)在，顯示屏仍然點(diǎn)亮著AM指示燈。按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“Freq”鍵，顯示屏上將顯示：MOD ××Hz，可修改系統(tǒng)默認(rèn)的頻率值和單位。注意：調(diào)制波頻率應(yīng)低于載波頻率。

（5）設(shè)置調(diào)制系數(shù)

現(xiàn)在，顯示屏仍然點(diǎn)亮著AM指示燈。按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“Ampl”鍵（level），顯示屏上將顯示: ××% DEFTH，可修改系統(tǒng)默認(rèn)的調(diào)制系數(shù)。經(jīng)過以上設(shè)置，可以從主輸出端輸出所設(shè)置的幅度調(diào)制信號(hào)。

3．輸出掃頻信號(hào)

掃頻信號(hào)常用于對電路頻率特性的觀測。在頻率掃描模式下，函數(shù)發(fā)生器從起始頻率開始，以所設(shè)置的掃描速度，逐漸改變輸出信號(hào)的頻率，直到達(dá)到所設(shè)置的終止頻率。并且可以規(guī)定起始頻率和終止頻率之間頻率變化的規(guī)律為：線性或?qū)?shù)規(guī)律。

本儀器可以設(shè)置掃描信號(hào)的波形和幅度、起始頻率、終止頻率、掃描模式以及掃描時(shí)間。

設(shè)掃頻信號(hào)起始頻率和終止頻率分別為100Hz和2MHz，掃頻時(shí)間為2s，采取對數(shù)掃頻方式。

（1）選擇掃描信號(hào)的波形及幅度

按照輸出普通波形的方式選擇掃描信號(hào)的波形、幅度。

（2）進(jìn)入掃頻工作模式

先按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“Sweep”鍵，顯示屏SweeP指示燈點(diǎn)亮。

（3）進(jìn)入掃頻參數(shù)設(shè)置菜單

按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“<”鍵（Recall Menu）,顯示屏顯示：1：START F，這表明已進(jìn)入掃頻參數(shù)設(shè)置菜單。通過“<”鍵和“>”鍵可以切換到掃頻信號(hào)各參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。

（4）設(shè)置起始頻率

當(dāng)顯示屏顯示1：START F，按“∨”鍵移到下一級(jí)編輯狀態(tài)，顯示屏上將顯示當(dāng)前的起始頻率，顯示屏顯示：︿××Hz，可在此設(shè)置所需的起始頻率。設(shè)置后按“Enter”鍵保存設(shè)置并關(guān)閉菜單。

（5）設(shè)置終止頻率

現(xiàn)在，顯示屏仍然點(diǎn)亮著SWP燈。按“Shift”鍵使鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“<”鍵（Recall Menu），顯示屏顯示：1：START F。按“>”鍵切換到顯示屏為：2：STOP F。此時(shí)，與設(shè)置起始頻率一樣，按“∨”鍵移到下一級(jí)編輯狀態(tài)，可設(shè)置終止頻率。設(shè)置后，仍然按“Enter”鍵確認(rèn)設(shè)置并關(guān)閉菜單。

（6）設(shè)置掃描時(shí)間

現(xiàn)在，顯示屏仍然點(diǎn)亮著SWP指示燈。按“Shift”鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“<”鍵（Recall Menu），顯示屏顯示：1：START F。按兩次“>”鍵切換到顯示屏顯示為：3：SWP TIME。此時(shí),與設(shè)置起始頻率一樣，按“∨”鍵到下一級(jí)編輯狀態(tài)，可設(shè)置掃頻時(shí)間。設(shè)置后，仍然按“Enter”鍵確認(rèn)設(shè)置并關(guān)閉菜單。

（7）設(shè)置掃描方式

現(xiàn)在，顯示屏仍然點(diǎn)亮著SWP指示燈。按“Shift”鍵盤進(jìn)入藍(lán)色字樣表示的功能狀態(tài)，再按下“<”鍵（Recall Menu），顯示屏顯示：1：START F。按三次“>”鍵切換到顯示屏顯示為：4：SWP MODE。此時(shí)，與設(shè)置起始頻率一樣，按“∨”鍵到下一級(jí)編輯狀態(tài)，可按【>】鍵選擇掃頻方式為LINE或LOG……設(shè)置后，仍然按“Enter”鍵確認(rèn)設(shè)置并關(guān)閉菜單。

經(jīng)過以上設(shè)置，可以從主輸出端輸出所設(shè)置的掃頻信號(hào)。

（二）使用注意事項(xiàng)

1．一般情況下，數(shù)字輸入方式可以直接設(shè)置到指定的數(shù)值。旋鈕輸入和箭頭輸入通過遞增或遞減方式設(shè)置數(shù)值，當(dāng)顯示屏當(dāng)前值與指定值相差較多時(shí)，這兩種方法相對較慢。但如果將這兩種方式配合使用，也很快能完成設(shè)置任務(wù)。

2．輸出端標(biāo)明為50Ω負(fù)載，表示信號(hào)源的阻抗是50Ω。允許連接到其他阻抗的電路，但輸出電壓和端口阻抗將改變。

3．輸出信號(hào)的幅度與所接負(fù)載有一定的關(guān)系，負(fù)載不同，信號(hào)源輸出不同。對于33120而言，其主輸出端固定的輸出阻抗為50Ω。但可以設(shè)置所接負(fù)載阻抗為高阻或50Ω，根據(jù)負(fù)載阻抗設(shè)置不同，輸出信號(hào)幅度不同。如果設(shè)置為“高阻”負(fù)載，輸出信號(hào)幅度將時(shí)設(shè)置為50Ω負(fù)載時(shí)的2倍。例如，50Ω負(fù)載時(shí)輸出幅度為1Vp-p，則設(shè)置為“高阻”負(fù)載時(shí)的輸出幅度為2Vp-p。為了避免出現(xiàn)振蕩，端口最好以50Ω阻抗連接（再使用高頻和方波輸出時(shí)），并且連接線盡可能短。

4．輸出幅度與輸出函數(shù)有關(guān)。當(dāng)選擇一個(gè)輸出函數(shù)時(shí)，其最大幅度小于當(dāng)前實(shí)際功能時(shí)，輸出幅度將自動(dòng)得到調(diào)整，由于個(gè)輸出波形具有不同的峰值特性，當(dāng)選擇輸出單位為Vrms或dBm時(shí)，則沖突可能發(fā)生。例如，如果將所輸出的5Vrms方波（50Ω負(fù)載）切換成正弦波，則函數(shù)發(fā)生器將把輸出幅度調(diào)整到3.535Vrms（正弦波波形幅度上限）。

5．33120函數(shù)發(fā)生器的直流偏置電壓|Voffset|與輸出信號(hào)幅度Vp-p有一定的約束關(guān)系，如下：

|Voffset| + Vp-p/2 <= Vmax ，且　|Voffset| <= 2×Vp-p

其中，Vmax表示當(dāng)前偏值電壓所允許的最大輸出幅度值。

6．當(dāng)輸出終端負(fù)載改變時(shí)，直流偏置電壓將自動(dòng)調(diào)整。例如，如果輸出負(fù)載電阻由50Ω改變?yōu)楦咦?，若原來設(shè)置直流偏置為100mV，則現(xiàn)在直流偏置自動(dòng)變?yōu)?00mV。

7．對于任意波，如果波形本身存在著偏置（數(shù)據(jù)平均值不等于零），Offset指示燈將會(huì)點(diǎn)亮。

8．輸出頻率設(shè)置與儀器各波形的最高頻率有關(guān)。當(dāng)選擇一個(gè)輸出函數(shù)時(shí)，其最高頻率低于當(dāng)前實(shí)際功能頻率時(shí)，輸出頻率將自動(dòng)調(diào)整。例如，如果將輸出的1MHz正弦波切換成三角波，函數(shù)發(fā)生起將把輸出頻率自動(dòng)調(diào)整到100kHz（三角波頻率的上限），同時(shí)顯示屏顯示：FREQ LIMIT。

9．輸出頻率設(shè)置與儀器各波形的最高頻率和占空比有關(guān)。對于高于5MHz的方波輸出頻率，其占空比系數(shù)限制在40%~60%之間（低于20%～80%）。當(dāng)選擇一個(gè)頻率，是的當(dāng)前占空比系數(shù)溢出此頻率的限制范圍，占空比系數(shù)將自動(dòng)調(diào)整。例如，如果設(shè)置占空比系數(shù)為70%，再將頻率切換到8MHz，函數(shù)發(fā)生器就會(huì)自動(dòng)把占空比系數(shù)調(diào)整到60%（該頻率的占空比系數(shù)上限）。