Funkciógenerátor

Működési elvekSzerkesztés

Az egyszerű funkciógenerátorok általában háromszög alakú hullámformát generálnak, amelynek frekvenciája fokozatmentesen és lépésekben is szabályozható. Ez a háromszöghullám szolgál az összes többi kimenet alapjául. A háromszöghullám egy kondenzátor ismételt töltésével és kisütésével jön létre egy állandó áramforrásból. Ez egy lineárisan emelkedő és süllyedő feszültségrámpát eredményez. Ahogy a kimeneti feszültség eléri a felső vagy alsó határokat, a töltés vagy kisütés egy komparátor segítségével megfordul, és lineáris háromszöghullámot hoz létre. Az áram és a kondenzátor méretének változtatásával különböző frekvenciák érhetők el. Fűrészfoghullámokat lehet előállítani a kondenzátor lassú töltésével kis árammal, de egy dióda használatával az áramforrás felett a gyors kisütéshez – a dióda polaritása megváltoztatja a keletkező fűrészfog polaritását, azaz lassú emelkedés és gyors csökkenés, vagy gyors emelkedés és lassú csökkenés.

Az 50%-os munkaciklusú négyszöghullám könnyen előállítható, ha megjegyezzük, hogy a kondenzátort töltik vagy kisütik, ami az áramkapcsoló komparátor kimenetén tükröződik. Más munkaciklusok (elméletileg 0% és 100% között) komparátor és fűrészfog vagy háromszög jel használatával kaphatók. A legtöbb funkciógenerátor tartalmaz egy nemlineáris dióda alakító áramkört is, amely a háromszöghullámot egy meglehetősen pontos szinuszhullámmá alakíthatja a háromszöghullám sarkainak lekerekítésével, az audiorendszerekben alkalmazott clippinghez hasonló eljárással.

A szinuszhullám közelítésének alternatív módja egy sétáló gyűrűszámláló, más néven Johnson-számláló és egy (lineáris) csak ellenállással működő alakító áramkör.Ez talán a legegyszerűbb numerikusan vezérelt oszcillátor.Két ilyen sétáló gyűrűszámláló talán a legegyszerűbb módja a folyamatos fázisú frekvenciaeltolásos billentyűzés előállításának, amelyet a kéthangú többfrekvenciás jelzéseknél és a korai modemhangoknál használnak.

A tipikus funkciógenerátor akár 20 MHz-es frekvenciákat is képes biztosítani. A magasabb frekvenciájú RF-generátorok a szó szoros értelmében nem funkciógenerátorok, mivel jellemzően csak tiszta vagy modulált szinuszjeleket állítanak elő.

A legtöbb jelgenerátorhoz hasonlóan a funkciógenerátorok is tartalmazhatnak csillapítót, a kimeneti hullámforma modulálásának különböző eszközeit, valamint gyakran a kimeneti hullámforma frekvenciájának automatikus és ismétlődő “söpörésére” való képességet (feszültségvezérelt oszcillátor segítségével) két, a kezelő által meghatározott határérték között. Ez a képesség nagyon megkönnyíti egy adott elektronikus áramkör frekvenciaválaszának kiértékelését.

Néhány funkciógenerátor fehér vagy rózsaszínű zajt is képes generálni.

A fejlettebb funkciógenerátorokat önkényes hullámforma-generátoroknak (AWG) nevezik. Ezek közvetlen digitális szintézis (DDS) technikát használnak bármilyen hullámforma előállítására, amely amplitúdók és időlépések táblázatával leírható.

SpecifikációkSzerkesztés

Az általános célú funkciógenerátorok tipikus specifikációi:

• Szinusz, négyzet, háromszög, fűrészfog (rámpa) és impulzus kimenetet állít elő. A tetszőleges hullámforma-generátorok tetszőleges alakú hullámokat állíthatnak elő.
• A frekvenciák széles skáláját képes előállítani. Például a Tektronix FG 502 (kb. 1974) 0,1 Hz-től 11 MHz-ig terjed.
• A frekvenciastabilitás 0,1 százalék/óra az analóg generátoroknál vagy 500 ppm a digitális generátoroknál.
• A maximális szinuszhullám-torzítás kb. 1% (a diódaformáló hálózat pontossága) az analóg generátoroknál. A tetszőleges hullámforma-generátorok torzítása 50 kHz alatt kevesebb mint -55 dB, 50 kHz felett pedig kevesebb mint -40 dB lehet.
• Egyes funkciógenerátorok fázisrögzíthetők egy külső jelforráshoz, amely lehet frekvenciareferencia vagy egy másik funkciógenerátor.
• Amplitúdómoduláció (AM), frekvenciamoduláció (FM) vagy fázismoduláció (PM) támogatható.
• A kimeneti amplitúdó legfeljebb 10 V csúcstól csúcsértékig.
• Az amplitúdó módosítható, általában egy kalibrált csillapítóval, évtizedes lépésekkel és folyamatos beállítással az egyes évtizedeken belül.
• Egyes generátorok egyenáramú offsetfeszültséget biztosítanak, pl. -5V és +5V között állítható.
• A kimeneti impedancia 50 Ω.

SoftwareEdit

A funkciógenerálás teljesen más megközelítése az, hogy szoftveres utasításokkal generálnak egy hullámformát, és gondoskodnak a kimenetről. Például egy általános célú digitális számítógép használható a hullámforma létrehozására; ha a frekvenciatartomány és az amplitúdó elfogadható, a legtöbb számítógépbe szerelt hangkártya használható a generált hullám kimenetére.