Máy phát sóng hàm là thiết bị dễ bị chọn sai nhất trên bàn đo, vì bảng thông số của chúng gần như giống nhau: cùng các dạng sóng chuẩn, cùng vài chục MHz băng thông, cùng một giá trị biên độ tối đa. Khác biệt thật chỉ lộ ra khi tín hiệu phát ra được đưa vào một phép đo nhạy.
Keysight 33510B nằm ở nhánh Trueform của Keysight — một kiến trúc tạo sóng khác với DDS truyền thống. Bài này đi qua bốn tình huống dùng thật, và ở mỗi tình huống chỉ rõ thông số nào của máy đang gánh phép đo.
33510B thông số: những con số cần nhớ
33510B phát tới 20 MHz trên hai kênh đồng bộ, lấy mẫu ở 160 MSa/s với độ phân giải biên độ 16 bit. Bộ nhớ sóng tùy ý là 1 MSa mỗi kênh ở cấu hình gốc và nâng được lên 16 MSa. Dải biên độ đầu ra trải từ 1 mVpp tới 10 Vpp. Giao tiếp gồm USB, LAN theo chuẩn LXI-C và GPIB — cả ba đều là tiêu chuẩn.
Điểm khác biệt kiến trúc được Keysight công bố bằng hai con số: méo hài trên sóng sin thấp hơn 5 lần và jitter trên xung thấp hơn 10 lần so với DDS ở cùng tần số. Đây không phải chỉ số marketing chung chung — nó quyết định trực tiếp bốn ứng dụng dưới đây. Cấu hình chi tiết và 33510B giá có trên trang máy phát sóng hàm Keysight 33510B.
Ứng dụng 1 — Kích thích vi sai cho mạch analog
Rất nhiều mạch analog nhận tín hiệu vi sai: bộ khuếch đại đo lường, tầng vào ADC, mạch cầu cảm biến. Để thử đúng, bạn cần hai tín hiệu ngược pha, khớp biên độ và khởi động cùng thời điểm.
Đây là lý do tồn tại của bản hai kênh. Hai kênh của 33510B đồng bộ với nhau trong cùng một khung, nên việc đặt lệch pha 180° là một tham số cài đặt chứ không phải bài toán căn chỉnh giữa hai thiết bị rời. Với hai máy phát một kênh, bạn phải nối tín hiệu đồng bộ ngoài và vẫn phải chấp nhận một lượng lệch thời gian dư.
Nếu bài toán của bạn chỉ cần một tín hiệu, một máy phát một kênh cùng dòng sẽ tiết kiệm hơn — chúng tôi đã đối chiếu các cấu hình trong bài so sánh 33512B với 33511B và 33522B.
Ứng dụng 2 — Mô phỏng tín hiệu cảm biến bằng sóng tùy ý
Khi phát triển một bộ điều khiển đọc cảm biến, việc tạo lại đúng tín hiệu thực tế trong phòng lab thường khó hơn viết phần mềm. Cách hiệu quả là ghi dạng sóng thật bằng máy hiện sóng, rồi nạp vào máy phát để phát lại nhiều lần.
33510B nhận dạng sóng bắt từ máy hiện sóng, hoặc dựng từ MATLAB và Excel, rồi phát lại từ bộ nhớ 1 MSa mỗi kênh. Với tín hiệu ngắn — một xung nhịp tim, một đoạn rung động, một chu kỳ đánh lửa — 1 MSa là dư. Với bản ghi dài hoặc cần độ phân giải thời gian cao trên toàn chuỗi, tùy chọn 16 MSa mỗi kênh là khoản đầu tư đáng cân nhắc ngay từ đầu.
Độ phân giải 16 bit là chi tiết đáng chú ý ở đây: nó quyết định mức lượng tử hóa biên độ khi phát lại. Một dạng sóng có chi tiết biên độ nhỏ chồng lên nền lớn — ví dụ gợn nhỏ trên một mức DC — sẽ giữ được hình dạng thay vì bị làm phẳng thành bậc thang.
Ứng dụng 3 — Thử mạch định thời bằng chuỗi xung
Với mạch số và mạch định thời, thứ quan trọng không phải hình dạng sóng mà là cạnh xung xuất hiện đúng lúc. Đây là chỗ chỉ số jitter thấp hơn 10 lần của Trueform trở nên cụ thể.
Jitter của nguồn kích thích cộng trực tiếp vào kết quả đo. Khi bạn đo cửa sổ thiết lập/giữ của một mạch chốt, hoặc đo độ trễ lan truyền qua một chuỗi cổng, mọi dao động thời điểm của xung vào đều bị hiểu nhầm thành đặc tính của mạch. Với một máy phát jitter cao, bạn sẽ đo được một cửa sổ rộng hơn thực tế, và có thể loại oan một thiết kế đạt yêu cầu.
33510B phát xung tới 20 MHz. Nếu phép thử của bạn cần cạnh nhanh hơn hoặc tần số cao hơn, hãy nhìn sang dòng Trueform trần cao hơn — bài so sánh 33612A trong dòng 33600A phân tích ranh giới 80 MHz và 120 MHz.
Ứng dụng 4 — Đo méo hài của mạch khuếch đại
Khi đo méo hài do một mạch khuếch đại sinh ra, bạn đang đo một đại lượng rất nhỏ. Nếu bản thân tín hiệu kích thích đã chứa méo hài đáng kể, kết quả đo sẽ là tổng méo của cả nguồn phát lẫn mạch — và bạn không tách được hai phần.
Mức méo hài thấp hơn 5 lần của Trueform so với DDS chính là biên an toàn cho phép đo này. Nguyên tắc thực hành: méo hài của nguồn kích thích nên thấp hơn ít nhất một bậc so với mức bạn định đo trên thiết bị được thử. Với các mạch analog chất lượng khá, một máy phát DDS thông thường thường không đủ biên; 33510B thì đủ cho phần lớn trường hợp.
Một chi tiết cấu hình nên quyết ngay từ đầu
Trong bốn ứng dụng trên, chỉ có một hạng mục thực sự khó sửa về sau: dung lượng bộ nhớ sóng tùy ý.
Băng thông nâng được từ 20 MHz lên 30 MHz bằng license, nên nếu sau này bạn chạm trần tần số thì đó chỉ là một giao dịch phần mềm. Nhưng bộ nhớ sóng quyết định độ dài tối đa của dạng sóng bạn có thể phát lại, và nó ảnh hưởng tới cách bạn thiết kế bài thử ngay từ đầu.
Với 1 MSa mỗi kênh và tốc độ lấy mẫu 160 MSa/s, nếu phát ở tốc độ lấy mẫu tối đa thì một bản ghi lấp đầy bộ nhớ chỉ kéo dài khoảng 6 mili giây. Muốn phát lại một chuỗi dài hơn, bạn phải giảm tốc độ lấy mẫu — tức giảm độ phân giải thời gian — hoặc cắt bản ghi thành đoạn. Tùy chọn 16 MSa nới giới hạn này lên gấp mười sáu lần và thường được chọn bởi các phòng lab làm mô phỏng tín hiệu thực tế. Thông tin cấu hình đầy đủ của máy phát sóng hàm Keysight Trueform dòng 33500B có trên trang sản phẩm.
Bảng tóm tắt: ứng dụng và thông số tương ứng
| Ứng dụng | Thông số gánh phép đo | Ghi chú cấu hình |
|---|---|---|
| Kích thích vi sai | 2 kênh đồng bộ | Cần bản hai kênh, không thay bằng hai máy rời |
| Phát lại tín hiệu cảm biến | Bộ nhớ 1 MSa/kênh, 16 bit | Bản ghi dài nên chọn tùy chọn 16 MSa |
| Thử mạch định thời | Jitter thấp hơn 10 lần | Trần phát xung 20 MHz |
| Đo méo hài | Méo hài thấp hơn 5 lần | Nguồn phải sạch hơn thiết bị được đo |
| Vượt 20 MHz | Nâng cấp lên 30 MHz | Bằng license, không đổi máy |
Chọn 33510B khi nào
33510B là lựa chọn đúng khi bạn cần hai tín hiệu có quan hệ pha với nhau, tín hiệu nằm dưới 20 MHz, và phép đo của bạn nhạy với chất lượng dạng sóng chứ không chỉ cần “có tín hiệu”. Nếu chỉ cần một kênh, hãy xem bản một kênh cùng dòng. Nếu cần vượt 20 MHz một chút, nâng cấp bằng license rẻ hơn đổi máy; nếu cần hàng trăm MHz trở lên thì đó đã là bài toán của máy phát tín hiệu RF.
Tham khảo thêm bài so sánh 33220A và 33511B nếu bạn đang cân nhắc nâng cấp từ một máy phát DDS đời cũ, hoặc xem toàn bộ nhóm máy phát sóng hàm và sóng tùy ý tại Techmaster Electronics — đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam.
