方便快捷的噪聲模擬(AFG-3000快速任意波編輯功能)

AFG-3000系列任意波形信號(hào)發(fā)生器

﹒TuHz~80/50MHz寬廣的頻率范圍

﹒內(nèi)置AM,FM ,PWM , FSK,掃頻,Burst信號(hào)

﹒16位,200MSa/s,1M點(diǎn)長度的任意波形

﹒DWR(任意波形重建)功能

在實(shí)際電路中，實(shí)際信號(hào)往往含有噪聲。噪聲問題已成為電路設(shè)計(jì)中需要考慮的一個(gè)重要因素。無論電源輸入、電路內(nèi)部路徑的傳播，甚至信號(hào)的輸出，都存在許多需要克服的噪聲問題。設(shè)計(jì)人員可以模擬信號(hào)發(fā)生器輸出的噪聲來判斷待測物的噪聲容限。

例如，如果在電源的輸出電路中使用開關(guān)電源（SMPS），則當(dāng)前開關(guān)電源所采用的技術(shù)的頻率通常高于20kHz，結(jié)合脈沖波調(diào)制（PWM）和濾波電路的輸出，可以將市電轉(zhuǎn)換為IC電路所需的直流電壓，如+5V、+12V等，但轉(zhuǎn)換后的副作用是直流分量中含有少量的交流分量。如果交流分量（以下簡稱噪聲）過大，將導(dǎo)致應(yīng)用電路故障。以5V為例。如果直流中心電壓為5.00V，噪聲為1.0 Vp-p，任何瞬態(tài)電壓值都可能超過4.75V-5.25V的允許范圍（這是通用邏輯IC的正常工作電壓范圍），可能會(huì)發(fā)生故障或崩潰，因此輸出噪聲的影響不小。通過本文，用戶可以了解如何用信號(hào)發(fā)生器模擬產(chǎn)生含有噪聲的輸出。

以AFG-3000為例，它提供了8 M的存儲(chǔ)深度，允許用戶在8 M范圍內(nèi)編輯或輸出任意數(shù)量的點(diǎn)。它還配備了任意波形編輯軟件，可以滿足產(chǎn)生含噪聲信號(hào)輸出的需要。AFG-3000任意波形編輯軟件內(nèi)置三種噪聲，即均勻噪聲、高斯噪聲和瑞利噪聲。主要區(qū)別在于概率分布的范圍。

均勻噪聲

高斯噪聲

三種噪聲概率分布的差異

瑞利噪聲

在相同的設(shè)置下，波形外觀的區(qū)別如下：

均勻噪聲

屬于平均分布的噪聲類型

高斯噪聲

屬于正態(tài)分布的噪聲類型

Rayleigh Noise

屬于正概率分布的噪聲類型

例如，一個(gè)6Vpp/40kHz的正弦波含有200mVpp的噪聲，在AFG-3000的PC軟件中通過波形計(jì)算可以顯示加噪的結(jié)果，方法如下：

首先描述6Vpp/40kHz正弦波

在number of points中，選擇要形成正弦波的總點(diǎn)數(shù)。這次設(shè)置為5000點(diǎn)，頻率設(shè)置為40,000 Hz（40 kHz）。  

由于PC軟件的振幅表示直接以16位點(diǎn)計(jì)算，因此范圍+32,767 ~ -32,767對(duì)應(yīng)于10Vpp（+5V~-5V），然后：

+3V corresponds to 32,767/5V*3V = 19,660 (points);

-3V corresponds to -32,767/5V*3V = -19,660 (points)

其余參數(shù)（如點(diǎn)、頻率范圍、周期、相位等）可根據(jù)所需值進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)置6Vpp的振幅范圍

點(diǎn)擊軟件頂部工具欄中的光標(biāo)選項(xiàng)，用鼠標(biāo)選擇要計(jì)算的面積。

選擇要計(jì)算的面積

選擇 Math(M) >> Add at the top of the toolbar

波形計(jì)算屏幕

選擇要計(jì)算的波形。這里，以平均噪聲為例（均勻噪聲）；平均噪聲幅度約為200mVpp（+100mV~-100mV），振幅約為32767/5V*0.1V=655（點(diǎn)）~-32767/5V*0.1V=-655（點(diǎn)）

設(shè)置200mVpp平均噪聲

計(jì)算后的結(jié)果如圖所示，將得到一個(gè)帶噪聲的正弦波。

6Vpp+200mVpp噪聲后的計(jì)算波形

保存編輯后的文件，通過U盤上傳至AFG-3000，并將其在儀器上的輸出范圍和振幅（AMPL）設(shè)置為10Vpp。

設(shè)置此應(yīng)用程序的參數(shù)和范圍

打開AFG-3000上的主輸出，將編輯好的信號(hào)發(fā)送到示波器上，會(huì)發(fā)現(xiàn)添加噪聲后的波形曲線明顯比原始波形厚。

將原始信號(hào)與加噪后的信號(hào)進(jìn)行比較

加噪后的正弦波信號(hào)

原始正弦波信號(hào)

上述噪聲模擬應(yīng)用主要是在設(shè)計(jì)測試待測物噪聲容限的電路時(shí)，對(duì)純信號(hào)加入噪聲來模擬實(shí)際傳輸信號(hào)。AFG-3000可以很容易地實(shí)現(xiàn)這樣的應(yīng)用。

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