Máy phát hàm là thiết bị dễ bị dùng ở mức 10% năng lực: mua về, phát sóng sin, xong. Trong khi đó phần lớn giá trị của một máy như máy phát hàm Trueform Keysight 33500B nằm ở những chế độ ít ai mở tới. Bài viết đi qua sáu tình huống đo cụ thể, mỗi tình huống nêu rõ thông số nào của máy là thứ quyết định kết quả — toàn bộ số liệu lấy từ công bố của Keysight.
Nền tảng dùng chung cho cả tám model
Dòng 33500B có tám model — 33509B, 33510B, 33511B, 33512B, 33519B, 33520B, 33521B, 33522B — khác nhau ở ba biến: băng thông 20 hoặc 30 MHz, một hoặc hai kênh, có hoặc không có sóng tùy ý. Nhưng toàn dòng dùng chung phần quan trọng nhất:
- Công nghệ Trueform — Keysight công bố méo hài thấp hơn 5 lần trên sóng sin và jitter thấp hơn 10 lần trên xung so với máy DDS cùng phân khúc.
- Độ phân giải 16 bit, biên độ 1 mVpp đến 10 Vpp.
- Tốc độ lấy mẫu 160 MSa/s (bản 20 MHz) hoặc 250 MSa/s (bản 30 MHz).
- Bộ nhớ sóng tùy ý 1 MSa/kênh tiêu chuẩn, tùy chọn 16 MSa/kênh.
- Ba giao tiếp tiêu chuẩn: USB, LAN (LXI-C) và GPIB.
Nghĩa là chọn bản rẻ hơn trong dòng không đồng nghĩa nhận tín hiệu kém — bạn chỉ đánh đổi băng thông, số kênh và khả năng arb.
1. Mô phỏng tín hiệu cảm biến thật bằng sóng tùy ý
Đây là ứng dụng đáng giá nhất và bị bỏ qua nhiều nhất. Khi phát triển mạch đọc cảm biến, bạn cần thử mạch với tín hiệu giống thực tế — không phải sóng sin sạch.
Cách làm: ghi lại tín hiệu thật từ cảm biến bằng máy hiện sóng, xuất ra tệp điểm, nạp vào bộ nhớ sóng tùy ý của 33500B, rồi cho máy phát lại vô hạn lần. Từ đó mạch của bạn được thử với đúng dạng tín hiệu nó sẽ gặp khi vận hành — kể cả phần gai nhiễu và phần biến dạng mà không sóng chuẩn nào tái tạo được.
Thông số quyết định là bộ nhớ 1 MSa/kênh, nâng lên 16 MSa/kênh khi cần. Chuỗi tín hiệu dài — một nhịp tim, một vòng quay động cơ, một chu kỳ nạp–xả pin — mới cần tới mức 16 MSa. Với dạng sóng ngắn lặp lại, 1 MSa tiêu chuẩn đã dư.
Lưu ý cấu hình: khả năng arb chỉ có sẵn trên 33511B, 33512B, 33521B và 33522B; bốn model còn lại bổ sung được về sau bằng nâng cấp.
2. Phát tín hiệu vi sai và cặp kích thích – tham chiếu
Nhiều phép thử cần hai tín hiệu cùng lúc, có quan hệ pha xác định với nhau: tín hiệu vi sai cho mạch thu cân bằng, hoặc một kênh kích thích mạch và một kênh làm mốc tham chiếu cho phép đo lệch pha.
Bản hai kênh — 33510B, 33512B, 33520B, 33522B — làm việc này bằng một máy, hai kênh chung một mốc thời gian. Ghép hai máy một kênh cũng được, nhưng khi đó bạn phải đồng bộ chúng và tự chịu phần sai số do đồng bộ.
Đây là điểm cần chốt sớm nhất khi đặt hàng: máy một kênh không nâng lên hai kênh được. Băng thông nâng được, arb bổ sung được, còn số kênh thì không. Nếu có bất kỳ khả năng nào sẽ cần kênh thứ hai, hãy nghiêng về bản hai kênh ngay từ đầu.
3. Đo timing trong mạch số nhờ jitter thấp
Khi thử mạch số — kiểm tra biên thiết lập/giữ của flip-flop, đo độ trễ lan truyền, thử ngưỡng nhận xung của bộ đếm — chất lượng xung kích thích quyết định độ tin cậy của kết quả. Nếu bản thân xung phát ra đã run, bạn không phân biệt được jitter của mạch với jitter của thiết bị đo.
Đây là chỗ kiến trúc Trueform tạo khác biệt đo được. Máy phát hàm truyền thống dùng DDS: khi tần số ra không chia hết cho xung nhịp hệ thống, máy phải bỏ điểm mẫu, và việc bỏ mẫu sinh ra jitter trên sườn xung. Trueform khắc phục cơ chế đó — Keysight công bố jitter thấp hơn 10 lần trên xung so với máy DDS cùng phân khúc, và mô tả sản phẩm nêu mức jitter dưới 40 ps.
Thực tế nghĩa là: nguồn kích thích không còn là mắt yếu trong chuỗi đo, và jitter bạn đo được là jitter của mạch.
4. Đo méo trong chuỗi tín hiệu analog
Bài toán ngược của ứng dụng trên. Khi đo méo hài của một tầng khuếch đại audio hoặc một bộ chuyển đổi, nguyên tắc là méo của nguồn tín hiệu phải thấp hơn hẳn méo của đối tượng đo — nếu không, bạn đang đo chính máy phát của mình.
Dòng 33500B công bố méo hài tổng dưới 0,04%, và Trueform cho méo hài thấp hơn 5 lần trên sóng sin so với DDS. Với phần lớn phép đo méo trong mạch analog thông thường, biên này đủ rộng để nguồn tín hiệu không ăn vào kết quả.
Kết hợp với độ phân giải 16 bit và dải biên độ từ 1 mVpp, máy đặt được mức tín hiệu rất nhỏ một cách chính xác — cần thiết khi thử tầng đầu vào có độ lợi cao, nơi tín hiệu vài mV đã đủ làm bão hòa.
5. Phát lại bản ghi nhiễu để thử khả năng chống nhiễu
Sản phẩm chạy tốt trên bàn nhưng lỗi ngoài hiện trường thường là do nhiễu mà bàn thử không có. Cách tái hiện: ghi lại chính tín hiệu nhiễu ở hiện trường, rồi phát lại nó trong phòng lab qua bộ nhớ sóng tùy ý của 33500B.
Ưu điểm so với việc dùng máy tạo nhiễu chuyên dụng là tính lặp lại: cùng một chuỗi nhiễu, phát lại y nguyên mỗi lần, nên khi bạn sửa mạch thì biết chắc thay đổi kết quả đến từ bản sửa chứ không từ nhiễu khác đi. Đây là điều kiện cần để so sánh trước–sau có ý nghĩa.
Chuỗi nhiễu thường dài, nên đây là ứng dụng thật sự cần tới tùy chọn bộ nhớ 16 MSa/kênh. Nếu kế hoạch của bạn có phần thử chống nhiễu, hãy tính tùy chọn này vào cấu hình ngay từ đầu.
6. Ghép vào hệ đo tự động
Ứng dụng cuối không phải một phép đo mà là điều kiện để năm ứng dụng trên chạy được ở quy mô lớn. Cả tám model có sẵn USB, LAN theo chuẩn LXI-C và GPIB — cả ba, tiêu chuẩn, không phải tùy chọn.
Ý nghĩa thực tế: máy ghép được vào trạm thử nghiệm hiện có bất kể trạm đó dùng bus nào. Trạm cũ điều khiển qua GPIB cắm được ngay; trạm mới chạy qua mạng dùng LAN và đặt máy ở đâu trong phòng cũng được. Với bài thử sản xuất phải quét hàng trăm điểm tần số và biên độ cho mỗi sản phẩm, việc điều khiển được từ script là khác biệt giữa vài giây và vài phút mỗi đơn vị.
Chọn model nào cho các ứng dụng trên
Ba cấu hình bám theo sáu ứng dụng vừa nêu:
- Chỉ cần ứng dụng 3, 4 và 6 (kích thích timing, đo méo, tự động hóa) → 33509B hoặc 33519B, một kênh, sóng chuẩn. Vẫn có đủ Trueform, 16 bit và ba giao tiếp.
- Cần thêm ứng dụng 1 và 2 (mô phỏng cảm biến, tín hiệu vi sai) → 33512B hoặc 33522B: hai kênh, có arb.
- Cần cả sáu, gồm ứng dụng 5 (phát lại bản ghi nhiễu dài) → 33522B với tùy chọn bộ nhớ 16 MSa/kênh, 30 MHz, 250 MSa/s.
Nếu tín hiệu của bạn không vượt 20 MHz, bản 20 MHz đủ dùng và vẫn nâng lên 30 MHz được sau này. Xem thêm bản một kênh 20 MHz có arb tại 33511B và bản 30 MHz một kênh tại 33521B.
Xem cấu hình, tùy chọn bộ nhớ và báo giá dòng máy phát hàm Keysight 33500B tại trang sản phẩm. Đọc thêm bài so sánh tám model dòng 33500B và bài đánh giá công nghệ Trueform. Toàn bộ danh mục tại hệ thống thiết bị đo lường Techmaster.
Câu hỏi thường gặp
Máy phát hàm Trueform Keysight 33500B có thông số gì?
Dòng 33500B gồm tám model với băng thông 20 MHz hoặc 30 MHz, một hoặc hai kênh, có hoặc không có sóng tùy ý. Toàn dòng dùng chung công nghệ Trueform, độ phân giải 16 bit, dải biên độ 1 mVpp đến 10 Vpp, bộ nhớ sóng tùy ý 1 MSa/kênh (tùy chọn 16 MSa/kênh) và ba giao tiếp tiêu chuẩn USB, LAN (LXI-C), GPIB. Tốc độ lấy mẫu 160 MSa/s ở bản 20 MHz và 250 MSa/s ở bản 30 MHz. Mô tả sản phẩm nêu méo hài tổng dưới 0,04% và jitter dưới 40 ps.
Máy phát hàm 33500B dùng được cho những phép đo nào?
Sáu nhóm ứng dụng phổ biến gồm mô phỏng tín hiệu cảm biến thật bằng sóng tùy ý, phát tín hiệu vi sai hoặc cặp kích thích – tham chiếu trên bản hai kênh, kích thích đo timing trong mạch số nhờ jitter thấp, làm nguồn tín hiệu chuẩn cho phép đo méo trong chuỗi analog, phát lại bản ghi nhiễu để thử khả năng chống nhiễu một cách lặp lại được, và ghép vào hệ đo tự động qua USB, LAN hoặc GPIB.
Công nghệ Trueform khác gì máy phát hàm DDS thông thường?
Máy phát hàm DDS bỏ qua điểm mẫu khi tần số ra không chia hết cho xung nhịp hệ thống, sinh ra jitter trên xung và méo trên sóng sin. Trueform khắc phục cơ chế này — Keysight công bố méo hài thấp hơn 5 lần trên sóng sin và jitter thấp hơn 10 lần trên xung so với máy DDS cùng phân khúc. Vì kiến trúc này áp dụng cho toàn dòng, model rẻ nhất và model đắt nhất cho chất lượng tín hiệu như nhau ở cùng tần số.
