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如何在不编程的情况下轻松创建任意波形?

关键词:任意波形 函数发生器 任意波形发生器

时间:2021-06-24 15:18:47      来源:网络

在现代化函数发生器或任意波形发生器(AWG)上创建任意波形,并不像您想象得那般困难。很多工程师竭力避免产生任意波形(arbs)。一听到“任意”这个词,他们脑海里就会出现这样的场景:繁琐的学习过程,需要学习如何使用某些类型的波形软件,或者更糟,必须编写程序生成波形,然后远程连接到您的任意波形发生器来上传任意波形。借助现代化的任意波形发生器,创建任意波形不再如此令人沮丧。

创建任意波形不必如此困难!

在现代化函数发生器或任意波形发生器(AWG)上创建任意波形,并不像您想象得那般困难。很多工程师竭力避免产生任意波形(arbs)。一听到“任意”这个词,他们脑海里就会出现这样的场景:繁琐的学习过程,需要学习如何使用某些类型的波形软件,或者更糟,必须编写程序生成波形,然后远程连接到您的任意波形发生器来上传任意波形。借助现代化的任意波形发生器,创建任意波形不再如此令人沮丧。

让我们来看两个示例,了解如何轻松创建任意波形,并将其传输到任意波形发生器。

1. 使用 Excel 从零开始创建任意波形,然后将其传输到任意波形发生器。
2. 用示波器捕捉波形,然后将其传输到任意波形发生器。

在这两个示例中,使用了两个常见元素,U 盘和逗号分隔值(CSV)文件格式。

使用 Excel 构建任意波形,并将其传输到任意波形发生器

在从零开始创建任意波形时,大多数工程师要么采用工程编程环境,比如 Matlab、LabVIEW 或 VEE,要么采用免费或收费的定制任意波形软件套件。这些是很好的工具,但如果您不常用的话,它们的价格就显得比较昂贵,并且学会使用也比较耗时。多数工程师未曾想到的另一个方案是 Excel。Excel 是构建定制任意波形的好工具,因为它内置有先进的算术运算功能,能够处理大量数据(波形点),并且早已成为每个人电脑中必备的软件。那么问题就变成,“如何将波形从 Excel 转移到任意波形发生器?”,Excel 和现代化任意波形发生器有一个共同点,即 CSV 文件格式。Excel 可以读取 CSV 文件,并且 Excel 电子表格可以保存为 CSV 文件。现代化任意波形发生器可以从 CSV 文件中读取和创建任意波形。若要将 CSV 转移到任意波形发生器,只需将文件从 PC 转移到 任意波形发生器的前面板,然后将其加载到波形存储器中。

让我们来看个示例。通过使用 Excel,可以创建一个任意波形,它由正弦波加上三次谐波噪声和任意噪声构成。Excel 电子表格的屏幕快照如下所示(参见图 1)。注意绘制出的任意波形结果,用于创建波形的内置 Excel 功能用红色圈出。


图 1. Excel 中的任意波形

然后,将 Excel 电子表格另存为 CSV 文件。再通过 U 盘将该文件转移到任意波形发生器。任意波形发生器重建任意波形,然后下面的示波器屏幕快照捕获到该任意波形(参见图 2)。


图 2. 任意波形由 33600A Trueform 任意波形发生器创建,并由InfiniiVision 2000 X 系列示波器捕获

如您所见,Excel 提供了一种简单、免费创建任意波形的方法,而 CSV 文件格式使得任意波形可以方便地传输到任意波形发生器。如果您喜欢使用软件环境来生成任意波形,或者您需要更先进的算术运算功能而 Excel 无法满足需求,您仍然可以避免必须远程连接您的任意波形发生器并对其编程。大多数编程环境,如 Matlab 和 LabView,都有用于读写 CVS 文件的 API。只需让您的程序将任意波形写入 CSV 文件,然后将其传输到任意波形发生器。

从示波器上捕获波形,然后将其传输到任意波形发生器。

对于第二个示例,我们从示波器上捕捉数字信号,然后将其传输到任意波形发生器。在过去,这通常是通过某种任意波形软件套件实现的,该软件套件远程连接到示波器,抓取数字化信号,然后连接到任意波形发生器,创建任意波形。通过当今的示波器和任意波形发生器,这个过程得以简化。在我们的示例中,我们使用 Keysight MSO-X 3054A 示波器从 Mil-Std-1553 信号中捕捉数据字。捕获的波形如图 3 所示。


图 3. 示波器屏幕上捕获的 Mil-Std-1553 信号中的数据字

图 3 底部的蓝色 Mil-Std-1553 信号是 5F67,这是数据字的十六进制解码值。该示例中使用的任意波形发生器还是 33600A 系列任意波形发生器。下面说明如何从示波器捕捉信号,然后将其加载到任意波形发生器:

1. 将 U 盘插入示波器的前面板端口。
2. 将数字化波形以 CSV 文件格式保存到 U 盘上。
3. 将 U 盘从示波器上拔出,再插入到任意波形发生器的前面板端口。
4. 将 CSV 文件导入任意波形发生器的存储器。

这个过程真是太简单了!如需进行某种接收机测试,可以使用较低频率的脉冲调制33600A 系列任意波形发生器上的 Mil-Std-1553 任意波形,从而仿真进入信号通道的耦合瞬态噪声。经过调制的任意波形如下所示(图 4)。


图 4. 示波器从 Mil-Std-1553 信号中捕获到的数据字的屏幕快照。该信号经过较低频率脉冲的调制,用于仿真耦合瞬态噪声

在图中,您可以看到,在我们的任意波形开始和中间位置处有仿真的瞬态噪声。注意示波器底部的红色和蓝色部分,它显示了由于存在瞬态噪声,接收机无法解码数据字。

上面的两个示例让您可以自己创建任意波形,并将其传输到任意波形发生器。为了让测试更加无缝衔接,还可以通过 BenchVue 创建任意波形并将其自动加载到任意波形发生器。

在BenchVue中创建任意波形

BenchVue 是一款计算机软件平台,让您无需编程,即可在多种测试和测量仪器间轻松连接、记录和获取结果。即插即用功能允许您将仪器连接到计算机,并立即在 BenchVue 中开始控制仪器。BenchVue的 Test Flow 应用程序可以简便地使用拖放界面创建定制测试序列。

当您打开 BenchVue 并连接到任意波形发生器时,您会看到波形发生器的图形仪器控制窗口(图 5)。通过图形用户界面,您可以采用所需参数轻松设置常规正弦波、方波、斜波、脉冲、三角波、噪声、PRBS 和直流波形。


图 5. BenchVue 的函数发生器应用程序

若要在 BenchVue 中创建任意波形,应选择“Create Arb”按钮。接下来可以从计算机或任意波形发生器中加载现成的任意波形。或者,您也可以使用波形编辑器从零开始创建全新的任意波形。

当您点击“create Arb”按钮时,屏幕上会弹出一个 Waveform Builder 编辑器窗口,见下面的图 6。您可以创建基本波形、高级波形,甚至可以使用计算机鼠标绘制定制波形。


图 6. Keysight Waveform Builder (33503A)窗口

如果您愿意,您还可以使用方程式编辑器来创建波形(图 7)。只需选择算术运算功能和运算符,就可以创建算术公式,在将其加载到任意波形发生器之前,还能够以图形方式评估和预览公式。


图 7. Waveform Builder 的公式编辑器

在 BenchVue 中构建任意波形的一个好处是,您可以将多个不同的波形排列在一起。您可以设定波形顺序,并根据需要让一部分波形重复多次。传输所创建的任意波形也很简单。您不必创建 CSV 文件并手动传输到任意波形发生器,而是只需点击几下,让 BenchVue 自动完成传输。

创建任意波形并不十分困难

显然,使用现代化任意波形发生器创建任意波形很容易。如果您想快速创建自己的任意波形,可以使用 Excel。如果您想重新创建或修改现有波形,可以使用示波器捕捉和保存波形。然后,用 U 盘将得到的 CSV 文件加载到任意波形发生器中 — 无需编程。

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