函數信號發生器占空比

函數信號發生器是一種信號發生裝置，能產生某些特定的周期性時間函數波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號，頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動控制系統測試用外，還廣泛用于其他非電測量領域。

信號發生器一般區分為函數信號發生器及任意波形發生器，而函數波形發生器在設計上又區分出模擬及數字合成式。眾所周知，數字合成式函數信號源無論就頻率、幅度乃至信號的信噪比（S/N）均優于模擬，其鎖相環（ PLL）的設計讓輸出信號不僅是頻率精準，而且相位抖動（phase Jitter）及頻率漂移均能達到相當穩定的狀態，但畢竟是數字式信號源，數字電路與模擬電路之間的干擾，始終難以有效克服，也造成在小信號的輸出上不如模擬式的函數信號發生器。

如何用函數信號發生器產生低占空比的信號

如果您要表征數字器件特性，通常會用脈沖發生 器產生所需要的信號。但對于像微控制器這樣的低頻 應用，您可使用較便宜的通用函數發生器產生低占空 比信號。

今天的通用函數發生器是有眾多功能的信號源，它 們采用直接合成的數字信號產生方案，可產生帶有內置 掃描和調制的多種類型的波形和頻率。有些發生器更具 有產生任意波形的能力。雖然一般都具有極穩定的頻率 和很低的失真，但并不完全適合產生低占空比的信號。

當您用通用函數發生器產生可變占空比方波時，占 空比通常限制為 20% 至 80%，并以 1% 步進。另一項限 制是函數發生器的帶寬；典型函數發生器可產生達15MHz 的方波。有限帶寬造成上升和下降時間約為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發生器都具有的突波模式能力 產生低占空比脈沖，從把方波的周期設置為相應所需短 脈沖的寬度開始。由于方波是連續的，需要有“選通” 信號的方法。我們把發生器設置為重復發送方波的一個 周期或突波，方波極低的頻率相當于所需的脈沖間隔。

為使您清楚理解這一過程，我們以 Agilent 33120A函數／任意波形發生器為例。在這一個例子中要每200s 產生一個1s 的脈沖，相應的占空比為 0.5%。

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

由于我們的目標是每 200?s 一個脈沖突波波形，其 倒數是 5kHz 的重復率。這也稱為突波率（見圖 1）。

第一步，設置脈沖

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

第二步，設置突波

按 Shift，然后按 Burst（Burst 指示器被點亮）選擇33120A 的突波模式。再按 Shift 和 Recall Menu 把突波 計數設置為 1，使您能直接取顯示上的突波計數命令。

通過在菜單結構中的往下移動（按向下箭頭，↓），驗 證計數確實設置為 1 。為在存儲器中保存此值， 按 Enter。下一步是確保 500kHz 信號中沒有任何相移，即 把突波相位設置為 0°。再次按 Shift 和 Recall Menu， 然后按向右箭頭 （》），直到顯示中出現突波相位。使用 向下箭頭（↓） 把相位設置為 0°。再按 Enter 保存該值 和退出菜單。

第三步，設置突波

現在把突波率設置至所需要的 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，把突波源設置為內部

對于33120A，可通過內部或外部觸發突波模式。在 這一案例中，我們將使用內觸發的突波模式。對于最終 時間，按 Shift》Recall Menu，然后用向右箭頭（ 》 ）， 直到顯示中出現突波源。用向下箭頭（↓）驗證突波模式 設置為 INT（內部）。您可通過把旋鈕旋到零（只有一 個旋鈕）把它設置到 INT。再次用 Enter 保存該值。檢 查示波器上的輸出示出擴展的標度（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，您也可把這項技術用于其它波形。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

結論

您能用這項技術在有突波觸發能力的通用函數發生 器上產生低占空比脈沖。函數發生器的頻率能力將限制 所能產生脈沖的寬度和可使用的重復率。但這項技術將 允許您用通用函數發生器產生低占空比脈沖，而不需要 求助于更昂貴的脈沖發生器。