Functiegenerator

WerkingsprincipesEdit

Eenvoudige functiegeneratoren genereren gewoonlijk een driehoekige golfvorm waarvan de frequentie zowel soepel als in stappen kan worden geregeld. Deze driehoekige golf wordt gebruikt als basis voor al zijn andere uitgangen. De driehoeksgolf wordt opgewekt door herhaaldelijk opladen en ontladen van een condensator uit een constante stroombron. Dit levert een lineair stijgende en dalende spanningsaanloop op. Wanneer de uitgangsspanning de boven- of ondergrens bereikt, wordt het opladen of ontladen omgekeerd met behulp van een comparator, waardoor de lineaire driehoeksgolf wordt geproduceerd. Door de stroom en de grootte van de condensator te variëren, kunnen verschillende frequenties worden verkregen. Zaagtandgolven kunnen worden geproduceerd door de condensator langzaam te laden met een lage stroom, maar door een diode over de stroombron te gebruiken om snel te ontladen – de polariteit van de diode verandert de polariteit van de resulterende zaagtand, d.w.z. langzame stijging en snelle daling, of snelle stijging en langzame daling.

Een 50% duty cycle blokgolf wordt gemakkelijk verkregen door op te merken of de condensator wordt geladen of ontladen, hetgeen wordt weerspiegeld in de output van de stroomomschakelingsvergelijker. Andere duty cycles (theoretisch van 0% tot 100%) kunnen worden verkregen door gebruik te maken van een comparator en het zaagtand- of driehoeksignaal. De meeste functiegeneratoren bevatten ook een niet-lineaire diodevormingsschakeling die de driehoeksgolf kan omzetten in een redelijk nauwkeurige sinusgolf door de hoeken van de driehoeksgolf af te ronden in een proces dat vergelijkbaar is met clippen in audiosystemen.

Een lopende ringteller, ook wel een Johnson-teller genoemd, en een (lineaire) weerstands-alleen vormingsschakeling is een alternatieve manier om een benadering van een sinusgolf te produceren.Dit is misschien wel de eenvoudigste numeriek gestuurde oscillator.Twee van dergelijke wandelende ringtellers zijn misschien wel de eenvoudigste manier om de continue-fase frequentieverschuivingstoetsen te genereren die worden gebruikt in multifrequentie-signalering met dubbele tonen en vroege modemtonen.

Een typische functiegenerator kan frequenties tot 20 MHz leveren. RF-generatoren voor hogere frequenties zijn geen functiegeneratoren in strikte zin, omdat zij gewoonlijk alleen zuivere of gemoduleerde sinus-signalen produceren.

Functiegeneratoren kunnen, zoals de meeste signaalgeneratoren, ook een verzwakker bevatten, verschillende middelen om de uitgangsgolfvorm te moduleren, en vaak de mogelijkheid om de frequentie van de uitgangsgolfvorm automatisch en herhaaldelijk te “sweepen” (door middel van een spanningsgestuurde oscillator) tussen twee door de operator bepaalde grenzen. Deze mogelijkheid maakt het zeer eenvoudig om de frequentierespons van een gegeven elektronische schakeling te evalueren.

Sommige functiegeneratoren kunnen ook witte of roze ruis genereren.

Meer geavanceerde functiegeneratoren worden arbitrary waveform generators (AWG) genoemd. Ze maken gebruik van directe digitale synthese (DDS) technieken om elke golfvorm te genereren die kan worden beschreven door een tabel van amplitudes en tijdstappen.

SpecificatiesEdit

Typische specificaties voor een algemene functiegenerator zijn:

• Produceert sinus, vierkant, driehoekig, zaagtand (helling), en pulsuitvoer. Arbitraire golfvormgeneratoren kunnen golven van elke vorm produceren.
• Het kan een breed scala van frequenties genereren. Bijvoorbeeld, de Tektronix FG 502 (ca 1974) bestrijkt 0,1 Hz tot 11 MHz.
• Frequentiestabiliteit van 0,1 procent per uur voor analoge generatoren of 500 ppm voor een digitale generator.
• Maximale sinusgolfvervorming van ongeveer 1% (nauwkeurigheid van diode shaping netwerk) voor analoge generatoren. Arbitraire golfvormgeneratoren mogen een vervorming hebben van minder dan -55 dB onder 50 kHz en minder dan -40 dB boven 50 kHz.
• Sommige functiegeneratoren kunnen in fase worden vergrendeld met een externe signaalbron, die een frequentiereferentie of een andere functiegenerator kan zijn.
• Amplitudemodulatie (AM), frequentiemodulatie (FM), of fasemodulatie (PM) kunnen worden ondersteund.
• Uitgangsamplitude tot 10 V piek-tot-piek.
• Amplitude kan worden gewijzigd, meestal door een gekalibreerde verzwakker met decennium stappen en continue aanpassing binnen elk decennium.
• Sommige generatoren bieden een DC offset spanning, bijvoorbeeld instelbaar tussen -5V tot +5V.
• Een uitgangsimpedantie van 50 Ω.

SoftwareEdit

Een geheel andere benadering van functiegeneratie is het gebruik van software-instructies om een golfvorm te genereren, met voorziening voor uitvoer. Een digitale computer voor algemeen gebruik kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de golfvorm te genereren; als het frequentiebereik en de amplitude aanvaardbaar zijn, kan de geluidskaart die op de meeste computers is gemonteerd, worden gebruikt om de gegenereerde golf uit te voeren.