信号发生器为什么输出信号和配置参数对不上？

1.问题：

今天在调试时遇到信号发生器输出信号与我实际输入的参数不符的问题。

我原本打算输出一个中心点是2.5V然后上下偏移1.5V的信号。刚操作信号发生器的时候，调节到正弦波输出，参数部分，必须要输入High,Low电平。这个很不方便，对吧？同事说，那个信号发生器就是那个样子，很不好用。我不得不写了一个Python脚本来处理这种转换。但带着转换表过去后，信号设备实测仍然不对。用示波器看，明显不该超量程的信号配置，已经超量程。

随即，我意识到了阻抗匹配的问题。这个问题其实之前有位同志描述过，他首次参加电子设计大赛，参赛时使用了现场的信号发生器，发现所有的信号都大了一倍。本来设置为1V的，测量会是2V，甚至示波器测量都是2V。

2.原因 - 阻抗匹配

这个问题，是个典型的阻抗匹配问题。阻抗匹配，是个电源的特性。它的普遍特征是：对于电压型信号的测量，被测设备的内阻应该足够高，比如10K欧，1M欧的级别。此时电源的内阻显著很小，所以，输入电压大部分在测量设备这边，所以精度就有保证。

然后，你猜信号发生器的内阻是什么级别？统一的阻抗是50欧。为什么不设置一个更小的值呢？因为它要防止出现过大的短路电流损伤信号发生器本身。即便外部电路短路，最大电流不过加倍。一般的信号发生器的极限输出电压是5V，那么它的极限电流是5*2/50 = 0.2。

信号发生器的输出阻抗是50欧，它隐含的意思是，它的内阻也是50欧。当你在配置信号发生器的输出电压时，信号发生器的那个电荷泵的升压，实际是2倍的用户输入电压。如果阻抗匹配，外部分压值是精确的输入电压。但是如果你企图用一个万用表量电压，或者用其他的电压侦测电路去测量，此时因为负载电阻过大，所以，所有的2倍电压都由设备分担，所以，用户测得的电压会有2倍效果。

3.信号发生器的正确使用方法

3.1 处理偏置性的交流信号

        参数配置如何只显示High, Low，可以在High,Low处点击，

一般会切换为：

        Offset, Amplicate模式。此时设定好偏置电压点，就可以微调交流信号赋值了。

        记得，对于电压型测量设备而言，你此时无论是偏置电压，还是交流信号幅度值都需要按/2处理。

 3.2 注意这些信号幅度值的转换关系

        对于交流正弦信号：

• 平均值 = 偏置零点电平
• 峰峰值 = 有效值*2/sqrt(2) = 2.828 * 有效值
• 有效值 = 峰峰值/2.828

峰峰值的计算对于计算 ad信号的量程是必备知识：

3.2.1 演练

        220V交流电的峰峰值 Vpp = 220*2.828 = 622 V

        380V交流电的峰峰值 Vpp = 380*2.828 = 1075 V

附录A 某信号发生器的参数表

这里给出了几款信号发生器的手册。

你需要非常熟悉这些参数，知道什么样的技术问题，需要什么样的实验设备。你会发现，它的阻抗也是50欧这个值。怀疑它源自某个标准。

某国产入门级信号发生器

某高档任意波形发生器