임의 파형 발생기의 주요 스펙 이해 | 키사이트 Keysight
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임의 파형 발생기(AWG)의 주요 사양을 이해하면 구매 시 보다 나은 의사결정을 내릴 수 있습니다. 임의 파형 발생기 유형과 메모리, 샘플링 속도, 동적 범위, 대역폭 등을 비교하는 방법을 알아보십시오. 본 자료에서는 임의 파형 발생기의 다양한 사양에 대해 소개하고 그에 대한 통찰력을 제공해 드립니다.
메모리 크기
메모리의 크기란 사용자 정의 파형을 저장하는 데 사용할 수 있는 메모리의 양을 의미합니다. 이 사양은 기가 샘플(Gsa)로 표시됩니다. 데이터는 원하는 신호에 대한 계단식 전압 표현을 생성하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)로 공급됩니다. 정의된 신호를 정확하게 생성하려면 높은 샘플링 속도와 큰 메모리가 필요합니다.
샘플링 속도
샘플링 속도는 DAC가 주어진 시간 간격 동안 처리할 수 있는 샘플의 수입니다. 사양은 초당 기가 샘플(Gsa/s)로 표시됩니다. 샘플링 속도는 임의 파형 발생기 출력 신호의 최대 주파수 요소를 정의합니다. 샘플링 속도는 "클럭 속도"와 "샘플 액세스 속도"라는 용어로도 표현합니다. 메모리 크기와 샘플링 속도 간의 관계를 이해하기 위한 주요 공식은 다음과 같습니다.
메모리 / 샘플링 속도 = 실행 시간
위 공식에서 샘플링 속도가 증가하면 더 많은 메모리가 사용되고 실행 시간이 증가한다는 것을 확인할 수 있습니다. 실행 시간은 임의 파형 발생기가 생성할 수 있는 고유 파형의 총 길이를 결정합니다. 이 실행 시간 길이는 반복 전 시간이라고도 합니다. 예를 들어 메모리 크기가 256 kSa이고 샘플링 속도가 64 GSa/s일 경우 실행 시간은 4µs가 됩니다. 이는 그다지 긴 패턴이 아니며 실행 시간을 늘리려면 메모리가 커야 한다는 것을 보여줍니다.
동적 범위 - 수직 분해능(ADC 비트)
DAC의 출력으로, 전압에서 분해능의 수직 비트로 표현됩니다. 값은 반송파 증폭에 상대적인 데시벨(dBc)로 표시됩니다. 예를 들어 8비트 DAC는 2~8비트의 수직 분해능 또는 원하는 파형을 생성하는 256가지의 전압 레벨을 출력할 수 있습니다. 각 제조사별로 임의 파형 발생기 ADC 비트 사양을 비교할 때에는 추가된 모든 ADC 비트에 대해 수직 분해능이 두 배가 된다는 사실을 알고 있어야 합니다.
대역폭
임의 파형 발생기 출력은 특정 상한 출력 주파수로 제한됩니다. 임의 파형 발생기의 대역폭은 안정적으로 제공될 수 있는 주파수 출력 범위입니다. 이 값은 "데이터율"이라고도 하며, 초당 기가 비트 수(Gb/s)로 표시됩니다. 대역폭은 샘플링 속도에 의해 결정되지만 일대일 상관 관계가 있는 것은 아닙니다. 그 이유를 살펴보겠습니다.
DAC는 메모리에서 정확하게 신호를 생성해야 하며 적어도 기간당 두 개의 데이터 포인트를 생성해야 합니다. 이를 나이퀴스트 이론(Nyquist Theory)이라고 합니다. 결과적으로 샘플링 속도가 1 GHz이면 DAC 출력이 500 MHz(또는 샘플링 속도의 절반)가 됩니다.
DAC 출력 신호는 매끄러운 정현파가 아니며 메모리에서 패턴을 계단식 전압으로 표현한 것입니다. 이 때문에 DAC 출력은 필터링이 필요합니다. 임의 파형 발생기 내에서 이 필터링은 매끄러운 정현파를 만드는 재구성 필터를 통해 수행됩니다. 그러나 이런 유형의 필터링을 위해서는 샘플링 속도-AWG 출력 주파수 비율에서 10%의 추가 손실을 감수해야 합니다. 아래 공식을 참조하십시오. 예를 들어 앞서 언급한 1 GHz의 샘플링 속도의 경우 최대 임의 파형 발생기 출력 주파수는 400 MHz입니다.
최대 임의 파형 발생기 출력 주파수 = 샘플링 속도 x 40%
스퓨리어스 없는 동적 범위(SFDR)
이 값은 주파수 도메인에서 측정되며 선택된 주파수에서 최대 가시 스퍼(Spur) 또는 지정된 대역폭 내 고조파까지의 거리(dB 단위)입니다. 값은 선택된 주파수 진폭에 상대적인 데시벨로 표시됩니다.
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