Generator funkcyjny

Zasady działaniaEdit

Proste generatory funkcyjne zazwyczaj generują przebieg trójkątny, którego częstotliwość może być regulowana płynnie, jak również skokowo. Ta fala trójkątna jest używana jako podstawa dla wszystkich innych wyjść. Fala trójkątna jest generowana przez wielokrotne ładowanie i rozładowywanie kondensatora ze źródła stałego prądu. W ten sposób powstaje liniowo wznosząca się i opadająca rampa napięcia. Gdy napięcie wyjściowe osiąga górną lub dolną granicę, ładowanie lub rozładowywanie jest odwracane za pomocą komparatora, wytwarzając liniową falę trójkątną. Zmieniając natężenie prądu i wielkość kondensatora, można uzyskać różne częstotliwości. Sawtooth fale mogą być produkowane przez ładowanie kondensatora powoli z niskim prądem, ale za pomocą diody nad źródłem prądu do rozładowania szybko – polaryzacja diody zmienia polaryzację wynikającego sawtooth, tj. powolny wzrost i szybki spadek, lub szybki wzrost i powolny spadek.

A 50% cyklu pracy fali kwadratowej jest łatwo uzyskać, zwracając uwagę, czy kondensator jest ładowany lub rozładowywany, co jest odzwierciedlone w bieżącym przełączania wyjścia komparatora. Inne cykle pracy (teoretycznie od 0% do 100%) można uzyskać za pomocą komparatora i sygnału piłokształtnego lub trójkątnego. Większość generatorów funkcyjnych zawiera również nieliniowy obwód kształtujący diodę, który może przekształcić falę trójkątną w dość dokładną sinusoidę poprzez zaokrąglenie rogów fali trójkątnej w procesie podobnym do przycinania w systemach audio.

Chodzący licznik pierścieniowy, zwany również licznikiem Johnsona, oraz (liniowy) obwód kształtujący tylko rezystor to alternatywny sposób wytwarzania przybliżenia fali sinusoidalnej.Jest to być może najprostszy oscylator sterowany numerycznie.Dwa takie chodzące liczniki pierścieniowe są być może najprostszym sposobem generowania ciągłego fazowego kluczowania z przesunięciem częstotliwości stosowanego w dwutonowej sygnalizacji wieloczęstotliwościowej i wczesnych tonów modemowych.

Typowy generator funkcyjny może zapewnić częstotliwości do 20 MHz. Generatory RF dla wyższych częstotliwości nie są generatorami funkcyjnymi w ścisłym tego słowa znaczeniu, ponieważ zazwyczaj wytwarzają tylko czyste lub modulowane sygnały sinusoidalne.

Generatory funkcyjne, podobnie jak większość generatorów sygnałowych, mogą również zawierać tłumik, różne sposoby modulowania kształtu fali wyjściowej, a często zdolność do automatycznego i powtarzalnego „przemiatania” częstotliwości fali wyjściowej (za pomocą oscylatora sterowanego napięciem) pomiędzy dwiema granicami ustalonymi przez operatora. Ta zdolność bardzo ułatwia ocenę odpowiedzi częstotliwościowej danego układu elektronicznego.

Niektóre generatory funkcyjne mogą również generować szum biały lub różowy.

Najbardziej zaawansowane generatory funkcyjne nazywane są generatorami przebiegów arbitralnych (AWG). Wykorzystują one techniki bezpośredniej syntezy cyfrowej (DDS) do generowania dowolnej fali, którą można opisać za pomocą tabeli amplitud i kroków czasowych.

SpecyfikacjeEdit

Typowe specyfikacje generatora funkcji ogólnego przeznaczenia są następujące:

• Produkuje sinusoidę, kwadrat, trójkąt, piłokształt (rampę) i wyjście impulsowe. Generatory przebiegów arbitralnych mogą wytwarzać fale o dowolnym kształcie.
• Mogą generować szeroki zakres częstotliwości. Na przykład Tektronix FG 502 (ok. 1974) obejmuje zakres od 0,1 Hz do 11 MHz.
• Stabilność częstotliwości 0,1 procenta na godzinę dla generatorów analogowych lub 500 ppm dla generatora cyfrowego.
• Maksymalne zniekształcenie fali sinusoidalnej około 1% (dokładność sieci kształtującej diody) dla generatorów analogowych. Generatory przebiegów arbitralnych mogą mieć zniekształcenia mniejsze niż -55 dB poniżej 50 kHz i mniejsze niż -40 dB powyżej 50 kHz.
• Niektóre generatory funkcyjne mogą być zablokowane fazowo do zewnętrznego źródła sygnału, którym może być częstotliwość referencyjna lub inny generator funkcyjny.
• Modulacja amplitudy (AM), modulacja częstotliwości (FM) lub modulacja fazy (PM) mogą być obsługiwane.
• Amplituda wyjściowa do 10 V peak-to-peak.
• Amplituda może być modyfikowana, zwykle przez kalibrowany tłumik z krokiem dekadowym i ciągłą regulacją w obrębie każdej dekady.
• Niektóre generatory zapewniają napięcie przesunięcia DC, np. regulowane w zakresie od -5V do +5V.
• Impedancja wyjściowa 50 Ω.

SoftwareEdit

Zupełnie innym podejściem do generowania funkcji jest użycie instrukcji programowych do generowania kształtu fali, z zapewnieniem wyjścia. Na przykład, komputer cyfrowy ogólnego przeznaczenia może być użyty do wygenerowania przebiegu; jeśli zakres częstotliwości i amplituda są akceptowalne, karta dźwiękowa zamontowana w większości komputerów może być użyta do wyprowadzenia wygenerowanej fali.

.