Funktionsgenerator

FunktionsprinciperRedigera

Enkla funktionsgeneratorer genererar vanligen en triangulär vågform vars frekvens kan styras jämnt och stegvis. Denna triangulära våg används som grund för alla dess andra utgångar. Den triangulära vågen genereras genom att upprepade gånger ladda och urladdning av en kondensator från en konstant strömkälla. Detta ger en linjärt stigande och sjunkande spänningsramp. När utgångsspänningen når övre eller nedre gränser vänds laddningen eller urladdningen med hjälp av en komparator, vilket ger upphov till den linjära triangelvågen. Genom att variera strömmen och kondensatorns storlek kan olika frekvenser erhållas. Sågtandsvågor kan produceras genom att kondensatorn laddas långsamt med låg ström, men genom att använda en diod över strömkällan för att snabbt ladda ur – diodens polaritet ändrar polariteten på den resulterande sågtanden, dvs. långsam uppgång och snabb nedgång, eller snabb uppgång och långsam nedgång.

En fyrkantig våg med en arbetscykel på 50 % kan lätt erhållas genom att notera om kondensatorn laddas eller laddas ur, vilket avspeglas i den strömbrytande komparatorns utgång. Andra duty cycles (teoretiskt från 0 % till 100 %) kan erhållas genom att använda en komparator och en sågtand- eller triangelsignal. De flesta funktionsgeneratorer innehåller också en icke-linjär diodeformningskrets som kan omvandla triangelvågen till en någorlunda exakt sinusvåg genom att avrunda hörnen på triangelvågen i en process som liknar clipping i ljudsystem.

En vandrande ringräknare, även kallad Johnsongräknare, och en (linjär) formningskrets som endast består av motstånd är ett alternativt sätt att producera en approximation av en sinusvåg.Detta är kanske den enklaste numeriskt styrda oscillatorn.Två sådana vandrande ringräknare är kanske det enklaste sättet att generera den kontinuerliga fasfrekvensförskjutning som används i dubbeltonig flerfrekvenssignalering och tidiga modemtoner.

En typisk funktionsgenerator kan ge frekvenser på upp till 20 MHz. RF-generatorer för högre frekvenser är inte funktionsgeneratorer i strikt bemärkelse eftersom de vanligtvis endast producerar rena eller modulerade sinussignaler.

Funktionsgeneratorer, liksom de flesta signalgeneratorer, kan också innehålla en dämpare, olika sätt att modulera utgångsvågformen och ofta förmågan att automatiskt och upprepade gånger ”svepa” frekvensen för utgångsvågformen (med hjälp av en spänningsstyrd oscillator) mellan två av operatören fastställda gränser. Denna förmåga gör det mycket enkelt att utvärdera frekvensgången hos en given elektronisk krets.

Vissa funktionsgeneratorer kan också generera vitt eller rosa brus.

Mer avancerade funktionsgeneratorer kallas arbiträra vågformsgeneratorer (AWG). De använder direkt digital syntes (DDS) för att generera vilken vågform som helst som kan beskrivas av en tabell med amplituder och tidssteg.

SpecifikationerRedigera

Typiska specifikationer för en allmängiltig funktionsgenerator är:

• Genererar sinus-, fyrkantig-, triangulär-, sågtand- (ramp) och pulsutgång. Arbiträra vågformsgeneratorer kan producera vågor av valfri form.
• Den kan generera ett stort antal frekvenser. Tektronix FG 502 (ca 1974) täcker till exempel 0,1 Hz till 11 MHz.
• Frekvensstabilitet på 0,1 procent per timme för analoga generatorer eller 500 ppm för en digital generator.
• Maximal sinusvågsdistorsion på cirka 1 % (noggrannhet hos det diodformande nätverket) för analoga generatorer. Arbitrala vågformsgeneratorer får ha en distorsion som är mindre än -55 dB under 50 kHz och mindre än -40 dB över 50 kHz.
• Vissa funktionsgeneratorer kan faslåsas till en extern signalkälla, som kan vara en frekvensreferens eller en annan funktionsgenerator.
• Amplitudmodulering (AM), frekvensmodulering (FM) eller fasmodulering (PM) kan stödjas.
• Outgångsamplitud upp till 10 V peak-to-peak.
• Amplituden kan modifieras, vanligen med hjälp av en kalibrerad dämpare med decennietapper och kontinuerlig justering inom varje decennium.
• Vissa generatorer tillhandahåller en likströmsförskjutningsspänning, t.ex. justerbar mellan -5V till +5V.
• En utgångsimpedans på 50 Ω.

SoftwareEdit

En helt annan metod för funktionsgenerering är att använda mjukvaruinstruktioner för att generera en vågform, med möjlighet till utgång. Om frekvensomfång och amplitud är acceptabla kan det ljudkort som finns i de flesta datorer användas för att ge ut den genererade vågen.