在电子产品的设计与制造过程中，必须测试复杂电路或子系统，而且经常需要验证来自元件或感测器残缺不明或难以撷取的其他信号。例如，可能是简单的语音或时脉讯号、较为复杂的序列资料串，或防撞系统安全气囊的感应器讯号。产生及模拟这些讯号源的研究已行之多年，但是到了近期，其发展才突飞猛进。

过去产生这种波形系由不同的专用讯号源产生器产生，从超纯语音正弦波产生器至数十兆赫兹无线电讯号产生器。使用者经常必须为特定专案购买特殊设计或修改讯号源产生器。随着数位化取样技术与数位讯号处理技术时代来临，仅运用一个任意产生器解决方案，几乎可以解决任何一种讯号产生的需求。

弥补差距

任意产生器可以分类为任意/函数讯号产生器与任意波形产生器。任意/函数讯号产生器能以高精确度与稳定性，提供典型正弦波、方波或其他规则的波形，以及基本任意波形，有时也可以产生脉冲。相较之下，任意波形产生器能提供广泛甚至复杂波形。然而，这两类仪器之间有差距，如同文中所叙述，客户目前并无其他选择，只好购置许多仪器产品，但是任何一种均无法完全满足客户需求。

任意波形产生器用途非常广泛，其中一个优点是它能复制「真实」讯号，而「真实」讯号于测试中无法提供。有时可以使用示波器来撷取「真实」讯号，或是从可以复制波形的地方下载至产生器的记忆体。任意波形产生器也允许「理想」讯号随异常和杂讯讯号放大，这是待测装置预期会遭遇的实际情况。任意波形产生器也很适合产生复杂长序列讯号或宽频讯号，例如跳频脉冲压缩雷达测试需要的讯号。需要较不复杂讯号的使用者通常会使用任意/函数讯号产生器，然而这些仪器使用者通常会碰到许多严重的困扰。

《图一 新一代任意/函数讯号产生器需满足工程师各项应用需求》

市场挑战

虽然并未任何时候皆需要使用到高阶任意波形产生器，但是任意/函数讯号产生器使用者有些关键需求必须满足，使他们能够进行设计、验证或制程测试。目前任意/函数讯号产生器操作中常见的一项困扰是学习困难而且容易忘记，造成生产力低落。学校或大学学生也重视操作简易性，这些使用者经常期待操作一次产生器即可学到所有仪器特性，如果学习操作仪器花费时间过长，则可能无法达成此目的。

最近产业调查发现使用者之许多重要需求，摘要如下：

另外，也重视小型机体，因为使用者的工作台常常堆满物品，而且讯号源通常与其他测试装置合并使用，例如示波器、电压计、频谱分析仪及电源供应器等。

性能/价格比的考量

随着高速CMOS与DAC装置时代来临，带动性能需求，因此讯号产生器必须具备较快速的取样率与讯号频宽、较佳的频率设定解析度、弹性调变能力、较快的上升与下降时间之脉冲以及高纯度讯号。例如，大部份嵌入式处理器应用其频率通常为50至200MHz或更高。

多年来，任意/函数讯号产生器一直是位在「中等」的价格点，而且与经常使用的可携式数位示波器摆在同一价位，但是，市场上的产品常出现明显的价格－性能差距。许多任意函数产生器频率范围从10至100MHz，取样率为100Msps至200Msps，但是超过这些范围时，使用者通常被迫使用较昂贵的单一功能产品，例如RF讯号产生器与脉波产生器。

迎接挑战

新世代仪器的性能必须更为卓越，除了提升其重要的价值之外，并克服上述缺点，缩短市场差距。

为了满足这些需求，专为电子电路测试工程师所设计的新一代任意/函数讯号产生器，需具备一个或一个以上的讯号输入端与多种波形选择，其频率最高至240MHz，能够产生任意波形，而取样率最高至2Gsps，时脉稳定度则为1ppm。此外，具有直觉式简易操作的图形使用者介面。更重要的是，这些产品需可提供各种应用所需的讯号（1000Msps取样率或更高），相较于目前许多其他高性能产品，还能够节省使用者至少75％以上的成本。

是否具备GoC（单晶片产生器）的ASIC也成为讲求性能优异、外型精巧与价格合理的产品关键之一。具备GoC的任意/函数讯号产生器能直接将数位合成电路、数位－类比转换器（取样率2Gsps），以及波形记忆体、调变、脉冲组与扫描等电路全整合在0.18μm的CMOS单晶片上。

除了高输出频率、快速取样时脉与高速脉冲波形外，新一代仪器尚须提供独立可调整脉冲波形的前导边缘与后缘边缘速度，这些功能特别适用于半导体特性与不对称回转率的放大器处理程序中。

另外，若能配合大型彩色液晶显示器的图形使用者介面，即使对于不常使用的人而言，也能够容易操作。因为只需看一眼即可知道相关设定，以及所需要波形的图形确认。而具备USB 连接能力则可经由讯号源、个人电脑与示波器间的 USB 记忆卡提供更方便的仪器控制与波形传输，并可扩充任意/函数讯号产生器波形储存至更大容量。

电脑、通讯、消费电子产业的客户经常需要两个或以上的讯号，以便模拟资料与时脉、类比与二位元控制讯号、或许多感应器讯号。这些使用者重视同一仪器拥有双通道，如此一来，在同级仪器中，便可占用最少空间，而更适合放置于拥挤的测试工作台。当需要两个或以上的讯号，更可因同一仪器具备第二通道而节省其他空间。

放眼过去之任意/函数讯号产生器，为了改进缺点并方便使用者操作，新一代仪器势必得具备更大萤幕与直觉式的使用者介面，这才能使工程师能够专注于设计工作并且缩短产品上市的时间，而不需花费更多时间学习如何使用仪器。最后，配合正确的软体工具可以使创造与编辑任意波形变得更容易，也可以更真实地传输MatLab档案与示波器资料，以消除繁琐转换与修正。这些软体工具能够容易地建立方程式，以便使用编译器逻辑及各种函数。

满足未来需求

新世代任意/函数讯号产生器必须提供电子设计工程师满足类比与内建处理器应用需求，例如各种多样的讯号源、供应高讯号频率、高传真讯号复制与稳定的时​​脉讯号。因此，整合具备脉冲、函数与波形等功能的产生器，将能够为现在与未来应用达成最佳化的解决方案。

（作者任职于Tektronix太克科技）

延 伸 阅 读	将测试系统的成本降到最低及开发时间缩到最短，对目前的经济环境来说，是相当重要的事情，如果能为测试系统选择一套大小适中的切换及量测解决方案的话，就可以将系统设计、开发、除错和维护的成本降到最低。相关介绍请见「 选择大小合宜的切换解决方案」一文。 近十几​​年来随着半导体制程技术不断地进步，单一积体电路内含的电晶体数目就如同指数般跳升增加，为了符合以消费者为导向的个人化、行动化以及便利性的需求。你可在「 类比/混合讯号之内建式自我测试电路 」一文中得到进一步的介绍。 在许多情况下，量测品质和维持高取样率下能持续撷取资料的能力有关。在下文将以实例证明，数位器的记忆体深度可决定量测品质及精度。配备深记忆体的高速数位器具有强化时域及频域量测的能力。在「 采深记忆体之高速数位器优势概论」一文为你做了相关的评析。

市场动态

TEKTRONIX发布能在其高性能示波器上提供快速、准确的抖动与时序量测之软体组件：TDSJIT3第2版（TDSJIT3 V2），新软体里的量测精灵还能提供实现快速及易于抖动量测与分析的逐步指引。相关介绍请见「Tektronix为其高性能示波器新增抖动分析软体」一文。 Thurlby推出高速任意波形产生器和函数产生器TGA12101，采样时脉频率达100MHz，该产品作为DDS函数产生器时，可产生高品质的1mHz至40MHz的正弦、余弦、半正矢及半余弦波形。你可在「 Thurlby推出采样频率100MHz的任意波形/函数产生器」一文中得到进一步的介绍。 LA的讯号产生器（Pulse Pattern Generator）是用于光通讯收发模组测试，用于产生高频讯号，以模拟实际通信讯号，宜捷威运用此产品之特色，再整合至高速光模组测试系统（FMTS）中。在「宜捷威代理LA之讯号产生器PPG」一文为你做了相关的评析。