高幅度任意波形/函數(shù)發(fā)生器簡化汽車、半導(dǎo)體、科學(xué)

　　為優(yōu)化IGBT門驅(qū)動設(shè)計，設(shè)計工程師必須了解設(shè)備在實(shí)際負(fù)荷條件下的開關(guān)特點(diǎn)。為分析這些開關(guān)特點(diǎn)，可以使用一系列單個脈沖激勵I(lǐng)GBT的門，同時使用示波器測量門到發(fā)射器電壓、集電極到發(fā)射器電壓和集電器電流。由于能夠生成高幅度脈沖，AFG3011任意波形/函數(shù)發(fā)生器特別適合完成這一任務(wù)。由于IGBT的集電極到發(fā)射器電壓對電感負(fù)荷的動態(tài)范圍非常高，因此要求使用高壓差分探頭進(jìn)行測量?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)無源探頭測量門到發(fā)射器電壓，使用非插入型電流探頭測量集電極電流。
　　圖9顯示了帶電感負(fù)荷的IGBT的典型開關(guān)波形。從這些波形中，設(shè)計工程師可以確定開關(guān)能量、狀態(tài)損耗及IGBT是否在安全工作區(qū)域內(nèi)工作。然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)，工程師可以確定選定的脈沖重復(fù)頻率、幅度和邊沿跳變是否足以實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。如果需要調(diào)節(jié)，可以通過AFG3011前面板上的快捷鍵直接進(jìn)入所有脈沖參數(shù)。然后可以通過旋轉(zhuǎn)旋鈕或數(shù)字鍵改變參數(shù)，而不會有定時毛刺，也不必中斷測試。

　　在測量過程中，必須考慮各種因素，如傳播時延(偏移)、偏置和探頭固有的噪聲。工程師將發(fā)現(xiàn)，使用的示波器最好帶有軟件工具，能夠處理探頭相關(guān)問題，自動計算開關(guān)功率損耗，確定IGBT的安全工作區(qū)域。

　　信號幅度和負(fù)荷阻抗

　　信號發(fā)生器提供的輸出電壓取決于連接的負(fù)荷或被測設(shè)備的阻抗，其原因在于發(fā)生器的輸出阻抗。例如，圖10顯示了AFG3011的等效輸出電路。根據(jù)幅度設(shè)置，儀器提供了某個電流I。如果50歐姆的負(fù)荷ZDUT連接到發(fā)生器輸出上，一半的I流經(jīng)發(fā)生器的輸出阻抗ZOUT，另一半流經(jīng)ZDUT。如果ZDUT的阻抗明顯大于ZOUT，那么幾乎所有I都流經(jīng)ZOUT，導(dǎo)致輸出電壓幾乎是50歐姆負(fù)荷的兩倍。

　　 圖10 AFG3011的等效輸出電路。

　　任意波形/函數(shù)發(fā)生器的產(chǎn)品技術(shù)資料一般會規(guī)定50歐姆負(fù)荷和高阻抗負(fù)荷的最大輸出幅度。例如，AFG3011規(guī)定的輸出幅度對50歐姆負(fù)荷是20 Vpp，對開路是40 Vpp。對其它負(fù)荷阻抗值，可以使用下述公式計算最大輸出電壓：

　　在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中，任意波形/函數(shù)發(fā)生器通常配置成50Ω的負(fù)荷阻抗。對其它負(fù)荷阻抗，阻抗值可以配置到儀器中，可以顯示正確的幅度和偏置值。在AFG3000系列中，負(fù)荷阻抗設(shè)置在Output菜單中進(jìn)行，按所需的功能鍵如“Sine”后可以進(jìn)入菜單。

　　 圖11 AFG3000系列上的負(fù)荷阻抗選擇。

　　請注意，負(fù)荷阻抗設(shè)置既不會改變發(fā)生器的輸出阻抗，也不會改變負(fù)荷阻抗本身。它只會影響幅度和偏置顯示，保證儀器顯示連接的負(fù)荷中正確的有效幅度值。

　　結(jié)語

　　現(xiàn)代任意波形/函數(shù)發(fā)生器如AFG3011可以為50歐姆負(fù)荷生成高達(dá)20 Vpp的信號幅度，而不需使用外部提升放大器。這簡化了許多應(yīng)用中的測試，降低了設(shè)備成本。它還節(jié)約了測量時間，因?yàn)榘l(fā)生器直接在顯示屏上顯示有效幅度，而不必使用伏特計進(jìn)行單獨(dú)測量。

　　除本指南中描述的測試應(yīng)用外，還可以使用高幅度任意波形/函數(shù)發(fā)生器測試顯示器、MEMS技術(shù)、螺線管及質(zhì)譜儀和相關(guān)科學(xué)應(yīng)用。