Generator de funcții

Principii de funcționareEdit

Generatoarele de funcții simple generează, de obicei, o formă de undă triunghiulară a cărei frecvență poate fi controlată atât lin cât și în trepte. Această undă triunghiulară este utilizată ca bază pentru toate celelalte ieșiri ale sale. Unda triunghiulară este generată prin încărcarea și descărcarea repetată a unui condensator de la o sursă de curent constant. Acest lucru produce o rampă de tensiune liniar ascendentă și descendentă. Pe măsură ce tensiunea de ieșire atinge limitele superioare sau inferioare, încărcarea sau descărcarea este inversată cu ajutorul unui comparator, producând unda triunghiulară liniară. Prin variația curentului și a dimensiunii condensatorului, se pot obține frecvențe diferite. Undele în formă de dinte de fierăstrău pot fi produse prin încărcarea lentă a condensatorului cu un curent redus, dar folosind o diodă peste sursa de curent pentru a descărca rapid – polaritatea diodei schimbă polaritatea dintelui de fierăstrău rezultat, adică creștere lentă și scădere rapidă, sau creștere rapidă și scădere lentă.

O undă pătrată cu ciclu de funcționare de 50% este ușor de obținut observând dacă condensatorul este încărcat sau descărcat, ceea ce se reflectă în ieșirea comparatorului de comutare a curentului. Alte cicluri de funcționare (teoretic de la 0% la 100%) pot fi obținute prin utilizarea unui comparator și a semnalului dinte de fierăstrău sau triunghiular. Majoritatea generatoarelor de funcții conțin, de asemenea, un circuit de modelare cu diode neliniare care poate converti unda triunghiulară într-o undă sinusoidală rezonabil de precisă prin rotunjirea colțurilor undei triunghiulare într-un proces similar cu cel de tăiere în sistemele audio.

Un contor cu inel de mers, numit și contor Johnson, și un circuit de modelare (liniar) numai cu rezistență este o modalitate alternativă de a produce o aproximare a unei unde sinusoidale.Acesta este probabil cel mai simplu oscilator controlat numeric. două astfel de contoare de tip „walking ring counter” sunt probabil cea mai simplă modalitate de a genera comutarea cu schimbare de frecvență în fază continuă utilizată în semnalizarea multifrecvență cu două tonuri și în primele tonuri de modem.

Un generator de funcții tipic poate furniza frecvențe de până la 20 MHz. Generatoarele RF pentru frecvențe mai mari nu sunt generatoare de funcții în sens strict, deoarece acestea produc de obicei doar semnale sinusoidale pure sau modulate.

Generatoarele de funcții, ca majoritatea generatoarelor de semnal, pot conține, de asemenea, un atenuator, diverse mijloace de modulare a formei de undă de ieșire și, adesea, capacitatea de a „mătura” automat și repetitiv frecvența formei de undă de ieșire (prin intermediul unui oscilator controlat de tensiune) între două limite determinate de operator. Această capacitate facilitează foarte mult evaluarea răspunsului în frecvență al unui anumit circuit electronic.

Câteva generatoare de funcții pot genera, de asemenea, zgomot alb sau roz.

Generatoarele de funcții mai avansate se numesc generatoare de forme de undă arbitrare (AWG). Acestea folosesc tehnici de sinteză digitală directă (DDS) pentru a genera orice formă de undă care poate fi descrisă printr-un tabel de amplitudini și pași de timp.

SpecificațiiEdit

Specificațiile tipice pentru un generator de funcții de uz general sunt:

• Produce ieșiri sinusoidale, pătrate, triunghiulare, dinți de fierăstrău (rampă) și impulsuri. Generatoarele de forme de undă arbitrare pot produce unde de orice formă.
• Poate genera o gamă largă de frecvențe. De exemplu, Tektronix FG 502 (cca 1974) acoperă de la 0,1 Hz la 11 MHz.
• Stabilitatea frecvenței de 0,1% pe oră pentru generatoarele analogice sau de 500 ppm pentru un generator digital.
• Distorsiune sinusoidală maximă de aproximativ 1% (precizia rețelei de formare a diodelor) pentru generatoarele analogice. Generatoarele de forme de undă arbitrare pot avea o distorsiune mai mică de -55 dB sub 50 kHz și mai mică de -40 dB peste 50 kHz.
• Câteva generatoare de funcții pot fi blocate în fază la o sursă externă de semnal, care poate fi o referință de frecvență sau un alt generator de funcții.
• Se poate suporta modulația de amplitudine (AM), modulația de frecvență (FM) sau modulația de fază (PM).
• Amplitudinea de ieșire până la 10 V vârf la vârf.
• Amplitudinea poate fi modificată, de obicei printr-un atenuator calibrat cu pași de decadă și ajustare continuă în cadrul fiecărei decade.
• Câteva generatoare oferă o tensiune de compensare de curent continuu, de exemplu reglabilă între -5V și +5V.
• O impedanță de ieșire de 50 Ω.

SoftwareEdit

O abordare complet diferită a generării de funcții este aceea de a utiliza instrucțiuni software pentru a genera o formă de undă, cu prevederi pentru ieșire. De exemplu, un calculator digital de uz general poate fi utilizat pentru a genera forma de undă; dacă gama de frecvențe și amplitudinea sunt acceptabile, placa de sunet montată pe majoritatea calculatoarelor poate fi utilizată pentru a da la ieșire unda generată.

.