Funktiogeneraattori

ToimintaperiaatteetMuokkaa

Yksinkertaiset funktiogeneraattorit tuottavat yleensä kolmiomaisen aaltomuodon, jonka taajuutta voidaan säätää tasaisesti sekä portaittain. Tätä kolmioaaltoa käytetään sen kaikkien muiden ulostulojen pohjana. Kolmioaalto tuotetaan lataamalla ja purkamalla kondensaattori toistuvasti vakiovirtalähteestä. Tämä tuottaa lineaarisesti nousevan ja laskevan jänniterampin. Kun lähtöjännite saavuttaa ylä- tai alarajat, lataus tai purku käännetään komparaattorin avulla, mikä tuottaa lineaarisen kolmioaallon. Vaihtelemalla virtaa ja kondensaattorin kokoa voidaan saavuttaa erilaisia taajuuksia. Sahalaita-aaltoja voidaan tuottaa lataamalla kondensaattori hitaasti pienellä virralla, mutta käyttämällä diodia virtalähteen päällä purkautumiseen nopeasti – diodin napaisuus muuttaa tuloksena syntyvän sahalaidan napaisuutta, eli hidas nousu ja nopea lasku tai nopea nousu ja hidas lasku.

50 %:n käyttöasteella oleva neliöaalto saadaan helposti huomioimalla, ladataanko kondensaattoria vai purkaudutaanko sitä, mikä näkyy virran kytkentäkomparaattorin lähdössä. Muita työjaksoja (teoreettisesti 0-100 %) voidaan saada käyttämällä komparaattoria ja sahalaita- tai kolmiosignaalia. Useimmat funktiogeneraattorit sisältävät myös epälineaarisen diodimuotoilupiirin, joka voi muuntaa kolmioaallon kohtuullisen tarkaksi siniaalloksi pyöristämällä kolmioaallon kulmat prosessissa, joka on samanlainen kuin clipping audiojärjestelmissä.

Kävelyrengaslaskuri, jota kutsutaan myös Johnsonin laskuriksi, ja (lineaarinen) pelkkä vastusmuotoilupiiri (lineaarinen) ovat vaihtoehtoisia tapoja tuottaa likimääräinen siniaalto.Tämä on ehkä yksinkertaisin numeerisesti ohjattu oskillaattori.Kaksi tällaista kävelevää rengaslaskuria ovat ehkä yksinkertaisin tapa tuottaa jatkuvan vaiheen taajuussiirto näppäilyä, jota käytetään kaksoissävyisessä monitaajuisessa signaloinnissa ja varhaisissa modeemiäänissä.

Tyypillinen funktiogeneraattori voi tuottaa jopa 20 MHz:n taajuuksia. Korkeampien taajuuksien RF-generaattorit eivät ole funktiogeneraattoreita varsinaisessa merkityksessä, koska ne tuottavat tyypillisesti vain puhtaita tai moduloituja sinisignaaleja.

Funktiogeneraattorit, kuten useimmat signaaligeneraattorit, voivat sisältää myös vaimenninlaitteen, erilaisia keinoja ulostulon aaltomuodon moduloimiseksi ja usein myös kyvyn ”pyyhkäistä” ulostulon aaltomuodon taajuus automaattisesti ja toistuvasti (jännitteellä ohjatun oskillaattorin avulla) kahden käyttäjän määrittämän rajan välillä. Tämän kyvyn ansiosta tietyn elektroniikkapiirin taajuusvasteen arviointi on erittäin helppoa.

Jotkut funktiogeneraattorit voivat myös tuottaa valkoista tai vaaleanpunaista kohinaa.

Kehittyneempiä funktiogeneraattoreita kutsutaan mielivaltaisen aaltomuodon generaattoreiksi (AWG). Ne käyttävät suoran digitaalisen synteesin (DDS) tekniikoita tuottaakseen minkä tahansa aaltomuodon, joka voidaan kuvata amplitudien ja aika-askeleiden taulukolla.

SpesifikaatiotMuokkaa

Tyypilliset spesifikaatiot yleiskäyttöiselle funktiogeneraattorille ovat:

• Tuottaa sini-, neliö-, kolmio-, sahahammas- (ramppi-) ja pulssilähtöä. Mielivaltaisen aaltomuodon generaattorit voivat tuottaa minkä tahansa muotoisia aaltoja.
• Se voi tuottaa laajan taajuusalueen. Esimerkiksi Tektronix FG 502 (n. 1974) kattaa 0,1 Hz:stä 11 MHz:iin.
• Taajuusvakaus 0,1 prosenttia tunnissa analogisissa generaattoreissa tai 500 ppm digitaalisessa generaattorissa.
• Maksimi siniaaltovääristymä noin 1 % (diodimuotoiluverkon tarkkuus) analogisissa generaattoreissa. Mielivaltaisen aaltomuodon generaattoreiden särö saa olla alle -55 dB alle 50 kHz:n ja alle -40 dB yli 50 kHz:n.
• Jotkut funktiogeneraattorit voidaan lukita vaiheeseen ulkoiseen signaalilähteeseen, joka voi olla taajuusreferenssi tai toinen funktiogeneraattori.
• Amplitudimodulaatiota (AM), taajuusmodulaatiota (FM) tai vaihemodulaatiota (PM) voidaan tukea.
• Lähtöamplitudi enintään 10 V:n huipusta huippuun.
• Amplitudia voidaan muuttaa, tavallisesti kalibroidulla vaimentimella, jossa on vuosikymmenen askeleet ja jatkuva säätö kunkin vuosikymmenen sisällä.
• Jotkut generaattorit tarjoavat tasavirta-offsetjännitteen, joka on säädettävissä esim. -5V:n ja +5V:n välillä.
• Lähtöimpedanssi 50 Ω.

SoftwareEdit

Täysin erilainen lähestymistapa funktiogeneraatioon on käyttää ohjelmisto-ohjeita aaltomuodon generoimiseksi, jossa on varauduttu ulostuloon. Aaltomuodon tuottamiseen voidaan käyttää esimerkiksi yleiskäyttöistä digitaalitietokonetta; jos taajuusalue ja amplitudi ovat hyväksyttäviä, useimpiin tietokoneisiin asennettua äänikorttia voidaan käyttää tuotetun aallon tulostamiseen.