任意波形发生器

1.2.2　33120A任意波形发生器

一、33120A任意波形发生器简介

本函数发生器是稳定的低失真度的仪器。可以产生最高15MHz的5种基本信号以及高达5MHz的5种以上任意波形信号，并且具有各种调制信号，广泛适用于音频响应测试、振动测试、伺服系统仿真、超声波应用等。

（一）仪器应用简介

1．仪器特点

（1）低失真波形（正弦、三角波和方波）以及斜波、噪声信号。另外，能产生幅度调制（AM）、频率调制（FM）、脉冲串调制（Burst）、频移键控调制（FSK）四种调制波形以及脉冲谱包络波（SINC）、负斜齿波、指数上升波、指数下降波、心率波五种任意波形。

（2）具有对数和线性扫频。

（3）简便的按键式输入。输出信号的频率和幅度调节具有多种方式：输入数字、按键递增或递减、调节旋钮。

（4）在对数或线性扫频模式下可调节扫频时间和扫频宽度。

（5）方波信号可以调节占空比。

（6）能够设置直流偏置。

（7）具有TTL电平标准的同步信号输出。

（8）具有50Ω主信号输出。

（9）具有设置50Ω和开路负载阻抗功能，在不同负载阻抗下输出幅度显示不同。

（10）高可视性的真空荧光显示。

（11）有仪器状态存储功能。

（12）四个可下载的16 000点任意波形存储器。

（13）标准HP-IB（IEEE-488接口）及RS-232接口。

（14）SCPI（用于可编程仪器的标准指令）兼容性。

（15）用于Microsoft Windows 3.1的Optional 34811A Bench Link/Arb波形产生软件。

2．面板特点

33120A的前面板如图1.2.3所示。

图1.2.3　33120A任意波形发生器前面板图

前面板上有两排键，绝大多数键由两个功能。第一功能由按键上的黑色字表示，第二功能由按键上方的蓝色字表示，第三功能由按键左侧的绿色字表示。

按键究竟工作在何种功能状态可以从显示器的显示判断。如果显示“Shift”字样，表示按键在第二功能状态。如果显示“Num”，表示按键处于第三功能状态。如果没有显示“Shift”或“Num”，则按键处于第一功能状态。

按键进入和退出第二功能状态的方法是：按下“Shift”键。

按键进入和退出第三功能状态的方法是：按下“Enter Number”键。

显示屏上提供了11位的数码管显示，以及大量的指示灯。各指示灯表示目前数码管的显示和仪器工作处于何种状态。

（二）基本使用方法

1．自检

（1）当接通仪器电源后，函数发生器将进行自检，此时显示器会亮起来， 输出1kHz/100mV的正弦信号。

（2）如果要进行更加全面的自检，可在打开仪器电源开关时按住“Shift”键5s以上，放开后仪器开始全面自检。如果自检成功，将显示PASS。如果自检不成功，则显示FAIL，同时显示ERROR。

2．数字输入方式

当函数发生器显示屏上的数字在闪动时，表示可以改变该数字。此时，可按以下步骤改变此数字：

（1）按“Enter Number”键，显示屏显示：ENTER NUM，并且NUM指示灯点亮。

（2）根据需要设置的值按下相应的数字键（看按键左侧的绿色字）。

注意，在数字输入时，默认的单位是Hz和V。在输入过程中要注意小数点的位置和零的个数。

（3）按“Enter”键确认输入并退出数字输入状态。

3．旋钮输入方式

当函数发生器显示屏上的数字在闪动时，表示该数字可以修改。此时，可利用显示屏右侧的旋钮快速递增或递减闪动的数字。

一般情况下，数字输入方式可以直接设置到指定的数值。旋钮输入和箭头输入通过递增或递减方式设置数值，当显示屏当前值与指定值相差较多时，这两种方法相对较慢。但如果将这两种方式配合使用，也很快能完成设置任务。

4．箭头输入方式

当函数发生器显示屏上的数字在闪动时，表示该数字可以修改。此时，可按以下步骤改变此数字：

（1）用“<”键和“>”键使数字闪动移到要改变的位置上。

（2）用“∧”键或“∨”键使闪动的数字递减或递增到所需的数字。

5．输出频率单位设置

在频率设置模式下，使用“>”或“<”键使显示屏上的频率单位闪动，然后使用“∨”键使频率单位以10倍关系递减，最低到mHz，使用“∧”键使频率单位以10倍关系递增，最高到MHz。

6．输出频率单位设置

（1）打开仪器电源，输出一个幅度为100mVp-p的正弦信号或上次保存的信号。

（2）按下AMPL键进入幅度设置模式。

（3）输入需要的幅度值。

输入幅度值有三种方式：数字输入、旋钮和箭头输入方式。

7．输出幅度单位设置

先按下“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再使用“>”键选择幅度单位为dBm，或者使用“∨”键选择幅度单位为mVrms，使用“∧”键选择频率单位为mVp-p。

8．输出偏置电压设置

（1）打开仪器电源，输出一个直流偏置为0Vdc的正弦信号或上次保存的信号。

（2）按下“Offset”键进入直流偏置设置模式，显示屏点亮Offset指示灯。

（3）输入需要的偏置值。

9．输出直流电压

33120A函数发生器可以输出±5V范围内的直流电压。

（1）打开仪器电源，输出一个正弦信号或上次保存的信号。

（2）进入直流电压状态。按下前面板上最上排按键中的任意一种，并保持2s以上。显示屏显示当前直流电压值。

（3）输入需要电压值。

（4）设置电压值的单位。

10．输出设置方波占空比

本功能只对方波信号有效。当输出方波的频率小于5MHz时，占空比可以设置为20%～80%之间的任意值。如果方波信号频率大于5MHz时，占空比只能在40%～60%之间设置。

（1）打开仪器电源，输出一个正弦信号或上次保存的信号。

（2）选择输出波形。按下方波选择键，使仪器输出方波信号，显示屏上方波指示灯点亮。

（3）进入占空比设置模式。按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按“%Duty”键进入占空比设置模式，此时显示屏显示当前的占空比值。

（4）输入需要的占空比值。

二、应用举例

（一）基本操作实例

1．输出含直流偏置的正弦波信号

设输出正弦波信号含有200mV偏置置电压、频率10kHz、幅度为500mV。

（1）选择输出波形。

（2）设置输出电压值和单位。

（3）设置输出频率值和单位。

（4）设置偏置电压。

2．输出幅度调制信号

幅度调制波由载波和调制波组成。载波的幅度将随调制波幅度的改变而改变，载波和调制波幅度的关系用调制系数反映。

33120A可以设置载波的波形、频率、幅度以及调制波的波形、频率和调制系数。

设载波信号幅度2V、频率10kHz。调制信号频率1kHz，调制系数0.5。

（1）设置载波信号幅度和频率

按照输出普通波形的方式选择载波波形的波形、频率、幅度。

（2）进入幅度调制工作模式

先按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“AM”键，显示屏AM指示灯点亮。

（3）设置调制信号波形

首先，按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“<”键（Recall Menu），显示屏显示：1：AM SHAPE。其次，按“∨”键移到下一级，显示屏上将显示当前选定的调制波波形。如显示屏显示：SINE，表示用正弦波调制载波。再次，按“Enter”键保存设置并关闭菜单，显示屏显示Entered。

（4）设置调制信号频率

现在，显示屏仍然点亮着AM指示灯。按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“Freq”键，显示屏上将显示：MOD ××Hz，可修改系统默认的频率值和单位。注意：调制波频率应低于载波频率。

（5）设置调制系数

现在，显示屏仍然点亮着AM指示灯。按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“Ampl”键（level），显示屏上将显示: ××% DEFTH，可修改系统默认的调制系数。经过以上设置，可以从主输出端输出所设置的幅度调制信号。

3．输出扫频信号

扫频信号常用于对电路频率特性的观测。在频率扫描模式下，函数发生器从起始频率开始，以所设置的扫描速度，逐渐改变输出信号的频率，直到达到所设置的终止频率。并且可以规定起始频率和终止频率之间频率变化的规律为：线性或对数规律。

本仪器可以设置扫描信号的波形和幅度、起始频率、终止频率、扫描模式以及扫描时间。

设扫频信号起始频率和终止频率分别为100Hz和2MHz，扫频时间为2s，采取对数扫频方式。

（1）选择扫描信号的波形及幅度

按照输出普通波形的方式选择扫描信号的波形、幅度。

（2）进入扫频工作模式

先按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“Sweep”键，显示屏SweeP指示灯点亮。

（3）进入扫频参数设置菜单

按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“<”键（Recall Menu）,显示屏显示：1：START F，这表明已进入扫频参数设置菜单。通过“<”键和“>”键可以切换到扫频信号各参数设置状态。

（4）设置起始频率

当显示屏显示1：START F，按“∨”键移到下一级编辑状态，显示屏上将显示当前的起始频率，显示屏显示：︿××Hz，可在此设置所需的起始频率。设置后按“Enter”键保存设置并关闭菜单。

（5）设置终止频率

现在，显示屏仍然点亮着SWP灯。按“Shift”键使键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“<”键（Recall Menu），显示屏显示：1：START F。按“>”键切换到显示屏为：2：STOP F。此时，与设置起始频率一样，按“∨”键移到下一级编辑状态，可设置终止频率。设置后，仍然按“Enter”键确认设置并关闭菜单。

（6）设置扫描时间

现在，显示屏仍然点亮着SWP指示灯。按“Shift”键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“<”键（Recall Menu），显示屏显示：1：START F。按两次“>”键切换到显示屏显示为：3：SWP TIME。此时,与设置起始频率一样，按“∨”键到下一级编辑状态，可设置扫频时间。设置后，仍然按“Enter”键确认设置并关闭菜单。

（7）设置扫描方式

现在，显示屏仍然点亮着SWP指示灯。按“Shift”键盘进入蓝色字样表示的功能状态，再按下“<”键（Recall Menu），显示屏显示：1：START F。按三次“>”键切换到显示屏显示为：4：SWP MODE。此时，与设置起始频率一样，按“∨”键到下一级编辑状态，可按【>】键选择扫频方式为LINE或LOG……设置后，仍然按“Enter”键确认设置并关闭菜单。

经过以上设置，可以从主输出端输出所设置的扫频信号。

（二）使用注意事项

1．一般情况下，数字输入方式可以直接设置到指定的数值。旋钮输入和箭头输入通过递增或递减方式设置数值，当显示屏当前值与指定值相差较多时，这两种方法相对较慢。但如果将这两种方式配合使用，也很快能完成设置任务。

2．输出端标明为50Ω负载，表示信号源的阻抗是50Ω。允许连接到其他阻抗的电路，但输出电压和端口阻抗将改变。

3．输出信号的幅度与所接负载有一定的关系，负载不同，信号源输出不同。对于33120而言，其主输出端固定的输出阻抗为50Ω。但可以设置所接负载阻抗为高阻或50Ω，根据负载阻抗设置不同，输出信号幅度不同。如果设置为“高阻”负载，输出信号幅度将时设置为50Ω负载时的2倍。例如，50Ω负载时输出幅度为1Vp-p，则设置为“高阻”负载时的输出幅度为2Vp-p。为了避免出现振荡，端口最好以50Ω阻抗连接（再使用高频和方波输出时），并且连接线尽可能短。

4．输出幅度与输出函数有关。当选择一个输出函数时，其最大幅度小于当前实际功能时，输出幅度将自动得到调整，由于个输出波形具有不同的峰值特性，当选择输出单位为Vrms或dBm时，则冲突可能发生。例如，如果将所输出的5Vrms方波（50Ω负载）切换成正弦波，则函数发生器将把输出幅度调整到3.535Vrms（正弦波波形幅度上限）。

5．33120函数发生器的直流偏置电压|Voffset|与输出信号幅度Vp-p有一定的约束关系，如下：

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

其中，Vmax表示当前偏值电压所允许的最大输出幅度值。

6．当输出终端负载改变时，直流偏置电压将自动调整。例如，如果输出负载电阻由50Ω改变为高阻，若原来设置直流偏置为100mV，则现在直流偏置自动变为200mV。

7．对于任意波，如果波形本身存在着偏置（数据平均值不等于零），Offset指示灯将会点亮。

8．输出频率设置与仪器各波形的最高频率有关。当选择一个输出函数时，其最高频率低于当前实际功能频率时，输出频率将自动调整。例如，如果将输出的1MHz正弦波切换成三角波，函数发生起将把输出频率自动调整到100kHz（三角波频率的上限），同时显示屏显示：FREQ LIMIT。

9．输出频率设置与仪器各波形的最高频率和占空比有关。对于高于5MHz的方波输出频率，其占空比系数限制在40%~60%之间（低于20%～80%）。当选择一个频率，是的当前占空比系数溢出此频率的限制范围，占空比系数将自动调整。例如，如果设置占空比系数为70%，再将频率切换到8MHz，函数发生器就会自动把占空比系数调整到60%（该频率的占空比系数上限）。