《電子技術(shù)應(yīng)用》
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使用低成本函數(shù)發(fā)生器生成脈沖

本文介紹了一種使用常用的函數(shù)發(fā)生器生成窄脈沖的技術(shù)
2007-07-23
作者:Bill Griffith

如果您正在設(shè)計(jì)數(shù)字設(shè)備,那么很可能您要使用脈沖發(fā)生器" title="脈沖發(fā)生器">脈沖發(fā)生器,,提供所需的部分波形,。盡管可能讓人吃驚,但成本相對(duì)低廉的通用函數(shù)發(fā)生器" title="函數(shù)發(fā)生器">函數(shù)發(fā)生器為生成適合低頻設(shè)計(jì)的脈沖提供了極具吸引力的方式,。例如,,普通函數(shù)發(fā)生器的性能特別適合微控制器設(shè)計(jì)和部分脈寬" title="脈寬">脈寬調(diào)制應(yīng)用。

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當(dāng)前的通用函數(shù)發(fā)生器是基于數(shù)字信號(hào)發(fā)生方案的通用信號(hào)源,,如直接數(shù)字合成技術(shù),。它們可以提供各種常用波形,通常包括內(nèi)置掃描和調(diào)制,。有些函數(shù)發(fā)生器還提供了任意波形發(fā)生功能,。直接數(shù)字合成提供了異常穩(wěn)定的頻率、低失真和通用性,。

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過(guò)去,,人們一直認(rèn)為這些函數(shù)發(fā)生器不是特別適合生成脈沖。生成脈沖最常用的方式是改變方波的占空比" title="占空比">占空比。占空比是衡量相對(duì)于波形周期波形為高的時(shí)間指標(biāo),,占空比用百分比表示,。方波的占空比為50%表示波形在50%的周期中為高,在其余50%的周期中為低,。占空比通??梢砸跃幊谭绞皆O(shè)置或從前面板上設(shè)置。但是,,占空比函數(shù)通常限于20 - 80%,,在高頻時(shí)可能會(huì)有進(jìn)一步限制。通常創(chuàng)建的脈沖必需比占空比功能允許的寬度窄,??梢允褂?/SPAN>突發(fā)模式" title="突發(fā)模式">突發(fā)模式創(chuàng)建在脈沖之間擁有很長(zhǎng)周期的窄脈沖,生成占空比非常低的波形,。低占空比脈沖的實(shí)例如圖1所示,。

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1. 突發(fā)速率的圖形表示, 生成占空比為0.5%1-μs 脈沖

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使用突發(fā)模式

突發(fā)模式是低成本函數(shù)發(fā)生器上的一種常用功能,我們有必要了解使用突發(fā)模式創(chuàng)建脈沖涉及的項(xiàng)目,。首先,建立一個(gè)方波,,其周期與要求的脈寬相對(duì)應(yīng),。由于方波是連續(xù)的,因此需要一種方法,,選通或突發(fā)信號(hào),。事實(shí)上,可以對(duì)發(fā)生器編程,,發(fā)送一個(gè)周期或設(shè)置數(shù)量的周期,。

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為明確了解這一過(guò)程,我們先使用一個(gè)實(shí)例:

假設(shè)我們將生成1微秒的脈沖,,這個(gè)脈沖每隔200微秒間隔發(fā)生一次,,與0.5%的占空比相對(duì)應(yīng)。

·?????????? 計(jì)算方波的頻率在總共2微秒的周期中,,1微秒正脈寬的方波將在1微秒內(nèi)為低,。求周期的倒數(shù),可以得到500 kHz的頻率,。

·?????????? 設(shè)置到這一頻率的函數(shù)發(fā)生器輸出 應(yīng)選擇方波函數(shù),,把頻率設(shè)為500 kHz??梢栽O(shè)置方波的幅度,,例如,我們使用1 Vpp的幅度。

·?????????? 計(jì)算突發(fā)速率 我們的目標(biāo)是每隔200微秒一次或以5-kHz 的突發(fā)速率 (1/(200 x 10-6))突發(fā)這個(gè)波形的一個(gè)周期,。圖1是每隔200微秒重復(fù)一次,、寬1微秒的脈沖實(shí)例。

·?????????? 設(shè)置突發(fā)模式選擇突發(fā)模式,,然后把突發(fā)數(shù)量設(shè)為1,。把這個(gè)值保存在存儲(chǔ)器中。

·?????????? 設(shè)置突發(fā)階段 為保證500-kHz信號(hào)中沒(méi)有任何相移,,把突發(fā)階段設(shè)為零度,。再次保存這個(gè)值。

·?????????? 設(shè)置突發(fā)速率把突發(fā)速率設(shè)為希望的頻率5 kHz,。輸入5 kHz的值,,保存這個(gè)值。

·?????????? 把突發(fā)源設(shè)為內(nèi)部來(lái)源在大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器中,,既可以在外部,、也可以在內(nèi)部觸發(fā)突發(fā)模式。在本例中,,我們將使用內(nèi)部觸發(fā)的突發(fā)模式,。檢驗(yàn)突發(fā)來(lái)源設(shè)為'internal',保存這個(gè)值,。

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使用提供了擴(kuò)展標(biāo)度的示波器檢驗(yàn)輸出,,輸出結(jié)果應(yīng)類(lèi)似于圖2所示結(jié)果。注意讀數(shù)表明頻率為5 kHz,,脈寬為1 ms,,占空比為0.5%—和我們希望的數(shù)值相同。

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2. 突發(fā)速率的圖形表示, 生成占空比為0.5%1-μs 脈沖

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突發(fā)模式的局限性

函數(shù)發(fā)生器的帶寬一般要低于脈沖發(fā)生器,。脈沖發(fā)生器是為實(shí)現(xiàn)高帶寬(和高V·Hz乘積)設(shè)計(jì)的,,函數(shù)發(fā)生器則采用濾波器實(shí)現(xiàn)低諧波失真。20 MHz帶寬的普通函數(shù)發(fā)生器只能生成上升沿為17.5ns,、下降沿為17.5ns的脈沖,。最窄的脈沖將受到上升沿和下降沿之和或35ns的限制。脈沖發(fā)生器還可以改變脈沖的邊沿時(shí)間 (或轉(zhuǎn)換時(shí)間),。在使用函數(shù)發(fā)生器生成方波時(shí),,邊沿時(shí)間將是固定的。此外,,脈沖發(fā)生器將提供為創(chuàng)建脈沖而優(yōu)化的用戶(hù)界面,,可以簡(jiǎn)便使用最常用的功能:周期、脈寬和邊沿時(shí)間,。

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總之,,函數(shù)發(fā)生器可能并不能代替脈沖發(fā)生器,,但可以使用本文中介紹的突發(fā)技術(shù),使用擁有突發(fā)觸發(fā)功能的幾乎任何通用函數(shù)發(fā)生器生成脈沖,。這種技術(shù)還可以處理方波之外的波形,,如正弦波、三角波形和任意波形,。此外,,可以針對(duì)希望的脈沖類(lèi)型,調(diào)節(jié)相位和偏置,。某些新型函數(shù)發(fā)生器包括一個(gè)脈沖函數(shù),,可以更加簡(jiǎn)便地輸出脈沖,用戶(hù)只需輸入希望的幅度,、脈寬,、周期和邊沿時(shí)間。此外,,這些函數(shù)發(fā)生器可以包括高帶寬專(zhuān)用硬件及專(zhuān)用的定時(shí)硬件,,精確地創(chuàng)建擁有可變邊沿時(shí)間的非常窄的脈沖。
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