Funktionsgenerator

FunktionsprincipperRedigér

Enkle funktionsgeneratorer genererer normalt en trekantet bølgeform, hvis frekvens kan styres jævnt og i trin. Denne trekantede bølge bruges som grundlag for alle dens andre udgange. Den trekantede bølge genereres ved gentagne gange at oplade og aflade en kondensator fra en konstant strømkilde. Dette giver en lineært stigende og faldende spændingsrampe. Når udgangsspændingen når øvre eller nedre grænser, vendes opladningen eller afladningen ved hjælp af en komparator, hvorved den lineære trekantsbølge produceres. Ved at variere strømmen og kondensatorens størrelse kan man opnå forskellige frekvenser. Savtandbølger kan frembringes ved at oplade kondensatoren langsomt med lav strøm, men ved at bruge en diode over strømkilden til at aflade hurtigt – diodens polaritet ændrer polariteten af den resulterende savtand, dvs. langsom stigning og hurtigt fald, eller hurtig stigning og langsomt fald.

En firkantet bølge med 50% duty cycle kan let opnås ved at bemærke, om kondensatoren oplades eller aflades, hvilket afspejles i den strømskiftende komparatorudgang. Andre duty cycles (teoretisk fra 0 % til 100 %) kan opnås ved hjælp af en komparator og savtand- eller trekantsignalet. De fleste funktionsgeneratorer indeholder også et ikke-lineært diodeformningskredsløb, der kan omdanne trekantsbølgen til en rimelig nøjagtig sinusbølge ved at afrunde trekantsbølgens hjørner i en proces, der svarer til clipping i lydsystemer.

En walking ring counter, også kaldet en Johnson-tæller, og et (lineært) resistor-only formningskredsløb er en alternativ måde at producere en tilnærmelse af en sinusbølge på.Dette er måske den enkleste numerisk styrede oscillator.To sådanne walking ring counters er måske den enkleste måde at generere den kontinuerlige fase-frekvensforskydningstastning, der anvendes i dobbelttonet flerfrekvenssignalering og tidlige modemtoner.

En typisk funktionsgenerator kan levere frekvenser på op til 20 MHz. RF-generatorer til højere frekvenser er ikke funktionsgeneratorer i snæver forstand, da de typisk kun producerer rene eller modulerede sinussignaler.

Funktionsgeneratorer kan ligesom de fleste signalgeneratorer også indeholde en dæmper, forskellige midler til modulering af udgangsbølgeformen og ofte mulighed for automatisk og gentagne gange at “sweep” frekvensen af udgangsbølgeformen (ved hjælp af en spændingsstyret oscillator) mellem to af operatøren fastsatte grænser. Denne evne gør det meget let at evaluere frekvensresponsen for et givet elektronisk kredsløb.

En del funktionsgeneratorer kan også generere hvid eller lyserød støj.

Mere avancerede funktionsgeneratorer kaldes arbitrære bølgeformgeneratorer (AWG). De anvender direkte digital syntese (DDS) til at generere enhver bølgeform, der kan beskrives ved hjælp af en tabel med amplituder og tidstrin.

SpecifikationerRediger

Typiske specifikationer for en generel funktionsgenerator er:

• Genererer sinus-, firkant-, trekant-, savtands- (rampe) og pulsudgang. Arbitrære bølgeformgeneratorer kan producere bølger af enhver form.
• Den kan generere en bred vifte af frekvenser. Tektronix FG 502 (ca. 1974) dækker f.eks. 0,1 Hz til 11 MHz.
• Frekvensstabilitet på 0,1 procent pr. time for analoge generatorer eller 500 ppm for en digital generator.
• Maksimal sinusbølgeforvrængning på ca. 1 % (nøjagtighed af diodeformningsnetværk) for analoge generatorer. Arbitrærbølgeformgeneratorer må have en forvrængning på mindre end -55 dB under 50 kHz og mindre end -40 dB over 50 kHz.
• Nogle funktionsgeneratorer kan faselåses til en ekstern signalkilde, som kan være en frekvensreference eller en anden funktionsgenerator.
• Amplitudemodulation (AM), frekvensmodulation (FM) eller fasemodulation (PM) kan understøttes.
• Udgangsamplitude op til 10 V peak-to-peak.
• Amplituden kan ændres, normalt ved hjælp af en kalibreret dæmper med dekadetrin og kontinuerlig justering inden for hvert dekade.
• Nogle generatorer giver en DC-offsetspænding, f.eks. justerbar mellem -5V til +5V.
• En udgangsimpedans på 50 Ω.

SoftwareEdit

En helt anden tilgang til funktionsgenerering er at anvende softwareinstruktioner til at generere en bølgeform med mulighed for output. For eksempel kan en almindelig digital computer anvendes til at generere bølgeformen; hvis frekvensområde og amplitude er acceptable, kan lydkortet, der er monteret på de fleste computere, anvendes til at udsende den genererede bølge.