一种模拟信号生成源包括被组合以生成一个或更多个频率分量的两个或更多个数模转换器(DAC)。所述模拟信号源包括：用于生成基本低频信号的第一路径，所述第一路径包括所述DAC中的第一个；以及用于生成基本高频信号的第二路径，所述第二路径包括所述DAC中的第二个。所述模拟信号源还包括：数据处理器，所述数据处理器用于处理输入信号并将经处理的所述输入信号提供到所述第一路径和所述第二路径；组合电路，所述组合电路被配置为将所述第一路径和所述第二路径的输出组合成源信号；反馈部，所述反馈部被配置为感测所述源信号；以及伺服回路，所述伺服回路被配置为使用感测的所述源信号来按需要进行调整，以保持所述源信号与所述输入信号基本一致。输入信号基本一致。输入信号基本一致。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合数字和模拟信号生成系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求授予Fortney的于2020年4月28日提交的题为“ADVANCED ANALOG
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DIGITAL CONVERSION SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.63/016,747；授予Fortney的于2020年6月3日提交的“ADVANCED DIGITAL
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TO
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ANALOG SIGNAL GENERATION SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.63/034,052；以及授予Fortney的于2020年7月28日提交的“SYNCHRONOUS SOURCE MEASURE SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.63/057,745的优先权，这些临时专利申请中的每一个通过引用全部并入本文。
[0003]本公开涉及电压和电流模拟源生成，包括通过混合交流(AC)和直流(DC)系统和方法。更一般地，它涉及信号来源和信号测量的电子器件、分析仪器、软件和基础设施。本公开还涉及在可造成高水平噪声和干扰的挑战性实验条件下测量信号以用于材料和器件表征和其他应用的系统。在这些背景下，它涉及数模转换，反之亦然。
技术介绍
[0004]材料和器件特性测量(例如，诸如霍尔、迁移率和载流子浓度等电子传输特性)通常对噪声、干扰和杂散信号高度敏感。例如，通常在观察这些特性所必需的极低温度(例如，低于4K)下测量超导特性，而没有过大的噪声。这些测量还可能需要非常高的场强(例如，超过5T)，这可能使实验设置复杂化。在这些不利条件下处理噪声、干扰和杂散信号对于获得可靠、准确的数据是至关重要的。
[0005]经由输入或源信号引入的任何噪声或不规则性都可在样品中和整个测量系统中显现。因此，输入或源信号问题普遍存在。它使测量本身劣化。它还可能不利地影响其所穿过的任何电子器件和设备，并因此而变得更差。处理这一点的最佳方式是生成引入尽可能少的噪声或模糊性的源信号。
[0006]诸如抖动、分级(sub
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ranging)、脉宽调制、最低有效位/最高有效位(LSB/MSB)双数模转换器(DAC)架构的技术全都可以提高分辨率和可靠性。将稳定组件与低漂移基准、温度控制元件、斩波放大器方法、Sigma
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Delta块、逐次逼近寄存器模数转换器(ADC)技术等相结合可以提高准确性。
[0007]虽然这些技术有用，但其可能不足以在不利条件下执行极敏感的材料测量。特别地，它们在应对经由源信号引入测量系统中的噪声、毛刺和其他模糊性方面的灵活性有限。材料测量系统通常是动态的。其定期需要重新配置和重新构造，以适应各种不同种类的测量。其源信号发生器需要有内置的灵活性。当前系统通常将源处理(例如，信号增益)均匀地应用于源的不同和不兼容的方面。许多人无法以不同且独立的方式对待DC和AC源组件。由于DC和AC组件的规模和范围通常非常不同，因此这造成了问题并限制了灵活性。
[0008]因此，迫切需要可以以灵活方式应用信号处理和增益的用于提供鲁棒、高质量、低噪声源或输出信号的新型改进的解决方案。需要会对于由在范围上显著不同的DC和AC分量
构建的源信号这样做的系统。
技术实现思路
[0009]一种模拟信号生成源包括被组合以生成一个或更多个频率分量的两个或更多个数模转换器(DAC)。所述模拟信号源包括用于生成基本低频信号的第一路径，所述第一路径包括所述DAC中的第一个。所述模拟信号源包括用于生成基本高频信号的第二路径，所述第二路径包括所述DAC中的第二个。所述模拟信号源还包括数据处理器，所述数据处理器用于处理输入信号并将经处理的输入信号提供到所述第一路径和所述第二路径。所述模拟信号源包括组合电路，所述组合电路被配置为将所述第一路径和所述第二路径的输出组合成源信号。所述模拟信号源包括反馈部，所述反馈部被配置为感测所述源信号。所述模拟信号源包括伺服回路，所述伺服回路被配置为使用感测的所述源信号来按需要进行调整，以保持所述源信号与所述输入信号基本一致。
[0010]在一些实施例中，所述数据处理器将经处理的输入信号提供到所述第一路径和所述第二路径包括以下步骤中的至少一个：将DC输入馈送到所述第一路径；将低频输入馈送到所述第一路径和所述第二路径中的至少一个；以及将高频输入馈送到所述第一路径和所述第二路径中的至少一个。所述伺服回路保持所述源信号与所述输入信号基本一致可以包括以下步骤中的至少一个：去除DC误差；去除低频误差；以及保持所述高频信号的完整性。所述反馈部的带宽可以显著高于所述第一路径的带宽。所述反馈部感测所述源信号可以包括将所述输入信号与所述输出信号进行比较。所述数据处理器处理所述输入信号可以包括以下步骤中的至少一个：去除高于所述第一路径的带宽但在所述反馈部的带宽内的高频信号；以及去除高于所述反馈部的带宽且高于所述第一路径的带宽的高频信号。
[0011]所述第一路径可以被配置用于直流(DC)。所述反馈部可以包括至少一个模数转换器(ADC)。所述数据处理器可以包括ADC反馈，并且所述数据处理器处理输入信号可以包括：将所述输入信号与所述源信号进行比较；以及从所述输入信号去除高于所述第一路径的带宽但在所述反馈部的带宽内的高频信号。所述第二路径可以被配置为适应以下中的至少一个：不止一个频率；以及以多个频率分量表征的复杂波形。所述第一路径可以包括积分器。所述第一路径可以包括第一增益，所述第一增益被配置为在与所述第二路径组合之前对所述第一路径进行变动。所述第二路径可以包括第二增益，所述第二增益被配置为在与第一路径组合之前对所述第二路径进行变动。所述第一增益和所述第二增益可以被配置为彼此独立地操作。所述反馈部可以包括来自所述信号源外部的信号。所述第一路径可以包括与所述第二路径的输出串联的抖动函数、分级函数和脉宽调制中的至少一个。所述第二路径可以被配置为进行以下步骤中的至少一个：比所述伺服回路的低频响应时间更快地改变所述低频信号的DC偏压；以及比所述伺服回路的低频响应时间更快地改变低频瞬态信息的DC偏压。
[0012]所述信号源中的每个器件可以共享同一时钟。所述第一路径和第二路径以及所述反馈部中的至少一个可以包括相移和组延迟中的至少一个。所述信号源可以包括用于生成基本高频信号的第三路径，其中，所述组合电路可以被配置为将所述第一路径、所述第二路径和所述第三路径的输出组合成所述源信号。用户可以经由所述数据处理器访问所述第一路径、所述第二路径和所述反馈部的输出。所述源信号可以被馈送到电压源、电流源、电源、
源测量单元、温度控制器、测量系统和射频(RF)源中的至少一个。所述信号源可以被配置为独立于由所述组合电路提供的所述源信号而提供附加源信号。所述源信号可以控制源测量单元。所述第一路径可以被配置为将小AC信号添加到大DC信号和低频斜坡信号中的至少一个，以产生第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种模拟信号源，包括：两个或更多个数模转换器DAC，所述两个或更多个数模转换器DAC被组合以生成一个或更多个频率分量；用于生成基本低频信号的第一路径，所述第一路径包括所述DAC中的第一个；用于生成基本高频信号的第二路径，所述第二路径包括所述DAC中的第二个；数据处理器，所述数据处理器用于处理输入信号并将经处理的所述输入信号提供到所述第一路径和所述第二路径；组合电路，所述组合电路被配置为将所述第一路径和所述第二路径的输出组合成源信号；反馈部，所述反馈部被配置为感测所述源信号；以及伺服回路，所述伺服回路被配置为使用感测的所述源信号来按需要进行调整，以保持所述源信号与所述输入信号基本一致。2.根据权利要求1所述的信号源，其中，将经处理的所述输入信号提供到所述第一路径和所述第二路径包括以下步骤中的至少一个：将DC输入馈送到所述第一路径；将低频输入馈送到所述第一路径和所述第二路径中的至少一个；以及将高频输入馈送到所述第一路径和所述第二路径中的至少一个。3.根据权利要求1和2中任一项所述的信号源，其中，保持所述源信号与所述输入信号基本一致包括以下步骤中的至少一个：去除DC误差；以及去除低频误差；以及保持所述高频信号的完整性。4.根据权利要求1至3中任一项所述的信号源，其中，所述反馈部的带宽显著高于所述第一路径的带宽。5.根据权利要求1至4中任一项所述的信号源，其中，感测所述源信号包括将所述输入信号与所述输出信号进行比较。6.根据权利要求5所述的信号源，其中，所述数据处理器对所述输入信号的处理包括以下步骤中的至少一个：去除高于所述第一路径的带宽但在所述反馈部的带宽内的高频信号；以及去除高于所述反馈部的带宽且高于所述第一路径的带宽的高频信号。7.根据权利要求1至6中任一项所述的信号源，其中，所述第一路径被配置用于直流DC。8.根据权利要求1至8中任一项所述的信号源，其中，所述反馈部包括至少一个模数转换器ADC。9.根据权利要求7所述的信号源，其中，所述数据处理器包括ADC反馈，并且所述数据处理器对所述输入信号的处理包括：将所述输入信号与所述源信号进行比较；以及从所述输入信号去除高于所述第一路径的带宽但在所述反馈部的带宽内的高频信号。10.根据权利要求1至9中任一项所述的信号源，其中，所述第二路径被配置为适应以下中的至少一个：
不止一个频率；以及以多个频率分量表征的复杂波形。11.根据权利要求1至10中任一项所述的信号源，其中，所述第一路径包括积分器。12.根据权利要求1至11中任一项所述的信号源，其中：所述第一路径包括第一增益，所述第一增益被配置为在与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：湖畔低温电子学公司，
类型：发明
国别省市：
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