Générateur de fonctions

Principes de fonctionnementEdit

Les générateurs de fonctions simples génèrent généralement une forme d’onde triangulaire dont la fréquence peut être contrôlée de façon régulière ainsi que par paliers. Cette onde triangulaire est utilisée comme base pour toutes ses autres sorties. L’onde triangulaire est générée en chargeant et déchargeant de manière répétée un condensateur à partir d’une source de courant constant. Cela produit une rampe de tension linéairement ascendante et descendante. Lorsque la tension de sortie atteint des limites supérieures ou inférieures, la charge ou la décharge est inversée à l’aide d’un comparateur, ce qui produit l’onde triangulaire linéaire. En faisant varier le courant et la taille du condensateur, on peut obtenir différentes fréquences. Des ondes en dents de scie peuvent être produites en chargeant le condensateur lentement avec un faible courant, mais en utilisant une diode sur la source de courant pour décharger rapidement – la polarité de la diode change la polarité de l’onde en dents de scie résultante, c’est-à-dire une montée lente et une descente rapide, ou une montée rapide et une descente lente.

Une onde carrée à 50 % de rapport cyclique est facilement obtenue en notant si le condensateur est chargé ou déchargé, ce qui est reflété dans la sortie du comparateur de commutation de courant. D’autres rapports cycliques (théoriquement de 0% à 100%) peuvent être obtenus en utilisant un comparateur et le signal dent de scie ou triangle. La plupart des générateurs de fonctions contiennent également un circuit de mise en forme à diode non linéaire qui peut convertir l’onde triangulaire en une onde sinusoïdale raisonnablement précise en arrondissant les coins de l’onde triangulaire dans un processus similaire à l’écrêtage dans les systèmes audio.

Un compteur en anneau de marche, également appelé compteur Johnson, et un circuit de mise en forme à résistance seule (linéaire) est une autre façon de produire une approximation d’une onde sinusoïdale.C’est peut-être l’oscillateur à commande numérique le plus simple.Deux de ces compteurs en anneau de marche sont peut-être le moyen le plus simple de générer la modulation par déplacement de fréquence en phase continue utilisée dans la signalisation multifréquence à double tonalité et les premières tonalités de modem.

Un générateur de fonctions typique peut fournir des fréquences jusqu’à 20 MHz. Les générateurs RF pour des fréquences plus élevées ne sont pas des générateurs de fonctions au sens strict, car ils produisent généralement des signaux sinusoïdaux purs ou modulés uniquement.

Les générateurs de fonctions, comme la plupart des générateurs de signaux, peuvent également contenir un atténuateur, divers moyens de moduler la forme d’onde de sortie, et souvent la capacité de « balayer » automatiquement et de manière répétitive la fréquence de la forme d’onde de sortie (au moyen d’un oscillateur commandé par tension) entre deux limites déterminées par l’opérateur. Cette capacité permet d’évaluer très facilement la réponse en fréquence d’un circuit électronique donné.

Certains générateurs de fonctions peuvent également générer un bruit blanc ou rose.

Des générateurs de fonctions plus avancés sont appelés générateurs de formes d’onde arbitraires (AWG). Ils utilisent des techniques de synthèse numérique directe (DDS) pour générer toute forme d’onde qui peut être décrite par un tableau d’amplitudes et de pas de temps.

SpécificationsEdit

Les spécifications typiques d’un générateur de fonctions à usage général sont :

• Produit une sortie sinusoïdale, carrée, triangulaire, en dents de scie (rampe) et en impulsions. Les générateurs de formes d’ondes arbitraires peuvent produire des ondes de n’importe quelle forme.
• Ils peuvent générer une large gamme de fréquences. Par exemple, le FG 502 de Tektronix (ca 1974) couvre de 0,1 Hz à 11 MHz.
• Stabilité de fréquence de 0,1 % par heure pour les générateurs analogiques ou 500 ppm pour un générateur numérique.
• Distorsion maximale de l’onde sinusoïdale d’environ 1 % (précision du réseau de mise en forme des diodes) pour les générateurs analogiques. Les générateurs de formes d’onde arbitraires peuvent avoir une distorsion inférieure à -55 dB en dessous de 50 kHz et inférieure à -40 dB au-dessus de 50 kHz.
• Certains générateurs de fonctions peuvent être verrouillés en phase à une source de signal externe, qui peut être une référence de fréquence ou un autre générateur de fonctions.
• La modulation d’amplitude (AM), la modulation de fréquence (FM) ou la modulation de phase (PM) peuvent être supportées.
• Amplitude de sortie jusqu’à 10 V crête à crête.
• L’amplitude peut être modifiée, généralement par un atténuateur calibré avec des pas de décades et un réglage continu dans chaque décade.
• Certains générateurs fournissent une tension continue de décalage, par exemple réglable entre -5V et +5V.
• Une impédance de sortie de 50 Ω.

SoftwareEdit

Une approche complètement différente de la génération de fonctions consiste à utiliser des instructions logicielles pour générer une forme d’onde, en prévoyant une sortie. Par exemple, un ordinateur numérique polyvalent peut être utilisé pour générer la forme d’onde ; si la gamme de fréquences et l’amplitude sont acceptables, la carte son équipant la plupart des ordinateurs peut être utilisée pour sortir l’onde générée.