Generador de funciones

Principios de funcionamientoEditar

Los generadores de funciones simples suelen generar una forma de onda triangular cuya frecuencia puede ser controlada suavemente, así como por pasos. Esta onda triangular se utiliza como base para todas sus otras salidas. La onda triangular se genera cargando y descargando repetidamente un condensador desde una fuente de corriente constante. Esto produce una rampa de tensión linealmente ascendente y descendente. Cuando la tensión de salida alcanza los límites superior o inferior, la carga o descarga se invierte mediante un comparador, produciendo la onda triangular lineal. Variando la corriente y el tamaño del condensador, se pueden obtener diferentes frecuencias. Las ondas de diente de sierra se pueden producir cargando el condensador lentamente con una corriente baja, pero utilizando un diodo sobre la fuente de corriente para descargar rápidamente – la polaridad del diodo cambia la polaridad del diente de sierra resultante, es decir, subida lenta y caída rápida, o subida rápida y caída lenta.

Una onda cuadrada de ciclo de trabajo del 50% se obtiene fácilmente observando si el condensador se está cargando o descargando, lo que se refleja en la salida del comparador de conmutación de corriente. Se pueden obtener otros ciclos de trabajo (teóricamente del 0% al 100%) utilizando un comparador y la señal de diente de sierra o triángulo. La mayoría de los generadores de funciones también contienen un circuito de conformación de diodos no lineal que puede convertir la onda triangular en una onda sinusoidal razonablemente precisa redondeando las esquinas de la onda triangular en un proceso similar al recorte en los sistemas de audio.

Un contador de anillo andante, también llamado contador Johnson, y un circuito de conformación (lineal) de sólo resistencias es una forma alternativa de producir una aproximación de una onda sinusoidal.Dos de estos contadores de anillos móviles son quizás la forma más sencilla de generar la clave de cambio de frecuencia de fase continua utilizada en la señalización multifrecuencia de doble tono y en los primeros tonos de módem.

Un generador de funciones típico puede proporcionar frecuencias de hasta 20 MHz. Los generadores de RF para frecuencias más altas no son generadores de funciones en el sentido estricto, ya que normalmente sólo producen señales sinusoidales puras o moduladas.

Los generadores de funciones, como la mayoría de los generadores de señales, también pueden contener un atenuador, varios medios para modular la forma de onda de salida y, a menudo, la capacidad de «barrer» automática y repetidamente la frecuencia de la forma de onda de salida (por medio de un oscilador controlado por tensión) entre dos límites determinados por el operador. Esta capacidad facilita mucho la evaluación de la respuesta en frecuencia de un determinado circuito electrónico.

Algunos generadores de funciones también pueden generar ruido blanco o rosa.

Los generadores de funciones más avanzados se denominan generadores de forma de onda arbitraria (AWG). Utilizan técnicas de síntesis digital directa (DDS) para generar cualquier forma de onda que pueda describirse mediante una tabla de amplitudes y pasos de tiempo.

EspecificacionesEditar

Las especificaciones típicas de un generador de funciones de propósito general son:

• Produce salidas sinusoidales, cuadradas, triangulares, de diente de sierra (rampa) y de pulsos. Los generadores de forma de onda arbitraria pueden producir ondas de cualquier forma.
• Puede generar una amplia gama de frecuencias. Por ejemplo, el Tektronix FG 502 (ca 1974) cubre de 0,1 Hz a 11 MHz.
• Estabilidad de la frecuencia del 0,1 por ciento por hora para los generadores analógicos o 500 ppm para un generador digital.
• Distorsión máxima de la onda sinusoidal de aproximadamente el 1% (precisión de la red de formación de diodos) para los generadores analógicos. Los generadores de forma de onda arbitraria pueden tener una distorsión inferior a -55 dB por debajo de 50 kHz y menos de -40 dB por encima de 50 kHz.
• Algunos generadores de funciones pueden bloquearse en fase a una fuente de señal externa, que puede ser una referencia de frecuencia u otro generador de funciones.
• Se puede admitir la modulación de amplitud (AM), la modulación de frecuencia (FM) o la modulación de fase (PM).
• Amplitud de salida de hasta 10 V pico a pico.
• La amplitud puede modificarse, normalmente mediante un atenuador calibrado con pasos de década y ajuste continuo dentro de cada década.
• Algunos generadores proporcionan una tensión de desplazamiento de CC, por ejemplo, ajustable entre -5V y +5V.
• Una impedancia de salida de 50 Ω.

SoftwareEdit

Un enfoque completamente diferente a la generación de funciones es utilizar instrucciones de software para generar una forma de onda, con provisión de salida. Por ejemplo, se puede utilizar un ordenador digital de propósito general para generar la forma de onda; si el rango de frecuencia y la amplitud son aceptables, la tarjeta de sonido instalada en la mayoría de los ordenadores se puede utilizar para dar salida a la onda generada.