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方便快捷的噪声模拟(AFG-3000快速任意波编辑功能)

AFG-3000系列任意波形信号发生器

﹒TuHz~80/50MHz宽广的频率范围

﹒内置AM,FM ,PWM , FSK,扫频,Burst信号

﹒16位,200MSa/s,1M点长度的任意波形

﹒DWR(任意波形重建)功能

在实际电路中，实际信号往往含有噪声。噪声问题已成为电路设计中需要考虑的一个重要因素。无论电源输入、电路内部路径的传播，甚至信号的输出，都存在许多需要克服的噪声问题。设计人员可以模拟信号发生器输出的噪声来判断待测物的噪声容限。

例如，如果在电源的输出电路中使用开关电源（SMPS），则当前开关电源所采用的技术的频率通常高于20kHz，结合脉冲波调制（PWM）和滤波电路的输出，可以将市电转换为IC电路所需的直流电压，如+5V、+12V等，但转换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（以下简称噪声）过大，将导致应用电路故障。以5V为例。如果直流中心电压为5.00V，噪声为1.0 Vp-p，任何瞬态电压值都可能超过4.75V-5.25V的允许范围（这是通用逻辑IC的正常工作电压范围），可能会发生故障或崩溃，因此输出噪声的影响不小。通过本文，用户可以了解如何用信号发生器模拟产生含有噪声的输出。

以AFG-3000为例，它提供了8 M的存储深度，允许用户在8 M范围内编辑或输出任意数量的点。它还配备了任意波形编辑软件，可以满足产生含噪声信号输出的需要。AFG-3000任意波形编辑软件内置三种噪声，即均匀噪声、高斯噪声和瑞利噪声。主要区别在于概率分布的范围。

均匀噪声

高斯噪声

三种噪声概率分布的差异

瑞利噪声

在相同的设置下，波形外观的区别如下：

均匀噪声

属于平均分布的噪声类型

高斯噪声

属于正态分布的噪声类型

Rayleigh Noise

属于正概率分布的噪声类型

例如，一个6Vpp/40kHz的正弦波含有200mVpp的噪声，在AFG-3000的PC软件中通过波形计算可以显示加噪的结果，方法如下：

首先描述6Vpp/40kHz正弦波

在number of points中，选择要形成正弦波的总点数。这次设置为5000点，频率设置为40,000 Hz（40 kHz）。  

由于PC软件的振幅表示直接以16位点计算，因此范围+32,767 ~ -32,767对应于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)

其余参数（如点、频率范围、周期、相位等）可根据所需值进行设置。

设置6Vpp的振幅范围

点击软件顶部工具栏中的光标选项，用鼠标选择要计算的面积。

选择要计算的面积

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

波形计算屏幕

选择要计算的波形。这里，以平均噪声为例（均匀噪声）；平均噪声幅度约为200mVpp（+100mV~-100mV），振幅约为32767/5V*0.1V=655（点）~-32767/5V*0.1V=-655（点）

设置200mVpp平均噪声

计算后的结果如图所示，将得到一个带噪声的正弦波。

6Vpp+200mVpp噪声后的计算波形

保存编辑后的文件，通过U盘上传至AFG-3000，并将其在仪器上的输出范围和振幅（AMPL）设置为10Vpp。

设置此应用程序的参数和范围

打开AFG-3000上的主输出，将编辑好的信号发送到示波器上，会发现添加噪声后的波形曲线明显比原始波形厚。

将原始信号与加噪后的信号进行比较

加噪后的正弦波信号

原始正弦波信号

上述噪声模拟应用主要是在设计测试待测物噪声容限的电路时，对纯信号加入噪声来模拟实际传输信号。AFG-3000可以很容易地实现这样的应用。

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