Porady
Generatory funkcyjne, generatory arbitralne USB to uniwersalne źródła sygnałów dla wielu zastosowań w technice pomiarowej. Sprawdź 1- i 2-kanałowe generatory funkcji standardowych i arbitralnych Rigol, Tektronix, Rohde&Schwarz, GW Instek o regulowanej w szerokim zakresie częstotliwości oraz amplitudzie.
Generatory funkcyjne są odpowiednikami oscyloskopów z tą różnicą, że oprócz wyświetlanie przebiegów elektronicznych również je generują.
Dowiedz się z naszego poradnika, do czego służą generatory funkcyjne, jak są zbudowane i na co zwrócić uwagę przy ich zakupie.
Generatory funkcyjne - często określane jako generatory częstotliwości - są powszechnie stosowane w opracowywaniu, testowaniu i naprawie urządzeń elektronicznych, głównie w zakresie układów analogowych. Generują one różnego rodzaju przebiegi elektryczne w szerokim zakresie częstotliwości. Niektóre z najczęściej spotykanych przebiegów to sinus, kwadrat, trójkąt. Inną cechą wielu generatorów funkcyjnych jest możliwość wprowadzenia dodatniego lub ujemnego przesunięcia DC. To napięcia stałe o wartości kilku woltów.
Proste generatory funkcyjne wytwarzają zwykle przebieg trójkątny, którego częstotliwość może być sterowana zarówno w sposób ciągły, jak i skokowy. Ta fala trójkątna służy jako podstawa dla fal kwadratowych, sinusoidalnych i piłokształtnych. Generowana jest przez wielokrotne ładowanie i rozładowywanie kondensatora ze źródła prądu stałego. W ten sposób powstaje liniowa, wznosząca się i opadająca rampa napięcia. Zmieniając natężenie prądu i wielkość kondensatora, można uzyskać różne częstotliwości.
Typowe fale piłokształtne są spowodowane powolnym ładowaniem i szybkim rozładowywaniem kondensatora. Dioda przy źródle prądu zapewnia szybkie rozładowanie. Jeśli polaryzacja diody jest odwrócona, to obraz jest również odwrócony: szybki wzrost i wolny spadek fali piłokształtnej.
Równie łatwo można wygenerować falę kwadratową o teoretycznym cyklu pracy od 0 do 100 procent, utrzymując kondensator dłużej w stanie naładowanym. Większość urządzeń zawiera również nieliniowy obwód kształtujacy diodę, która zamienia falę trójkątną w stosunkowo dokładną falę sinusoidalną poprzez proces zaokrąglania krawędzi.
Popularne generatory funkcyjne dostarczają częstotliwości do 20 megaherców. Rozwiązania dla wyższych częstotliwości - generatory sygnałowe HF - nie są już generatorami funkcyjnymi w prawdziwym tego słowa znaczeniu, ponieważ zazwyczaj wytwarzają tylko czyste lub modulowane sygnały sinusoidalne.
Jak większość generatorów sygnałowych, tak i generatory funkcyjne zawierają tłumik i różne środki modulacji przebiegu wyjściowego. Często mają też możliwość automatycznego i wielokrotnego utrzymywania częstotliwości fali wyjściowej pomiędzy dwiema granicami ustawionymi przez operatora. Funkcja ta, zwana woblerem, upraszcza ocenę charakterystyki częstotliwościowej wybranego układu elektronicznego. Niektóre generatory funkcyjne mogą również wytwarzać biały lub różowy szum, co jest przydatnym dodatkiem, jeśli urządzenie ma być również używany w dziedzinie audio.
Dzięki tzw. generatorom funkcji arbitralnych możliwe jest również generowanie własnych przebiegów. Termin arbitralny oznacza tutaj "losowo". Odnosi się to do technik bezpośredniej syntezy cyfrowej (DDS) służących do tworzenia dowolnego sygnału, który można opisać za pomocą tabeli amplitud. Jeśli dostępne jest odpowiednie wejście, sygnał podstawowy może być również modulowany przez sygnał zewnętrzny.
Urządzenie badawcze na stanowisku testowym
Najczęściej spotykana forma generatora funkcyjnego jest układem samodzielnym i stoi na stanowisku laboratoryjnym. Takie urządzenie testowe zawiera zasilacz, jednostkę sterującą, wyświetlacz i oczywiście złącze wyjściowe. To system samowystarczalny, łatwy i szybki w obsłudze.
Tester oparty na stojaku
Innym formatem jest moduł w systemie stelażowym, takim jak PXI. Oparty na magistrali PCI system PXI, został zaprojektowany specjalnie do zastosowań testowych i posiada wiele gniazd na urządzenia. Dzięki tej technologii można zaprojektować niestandardowe środowisko testowe, które dokładnie spełnia pożądane wymagania. Moduły mogą zawierać dowolny typ przyrządu testowego, w tym multimetry, oscyloskopy i oczywiście generator funkcyjny.
Generator funkcji USB
Szereg małych generatorów funkcyjnych jest dostępnych jako instrumenty testowe oparte na USB. Zawierają one rdzeń generatora funkcyjnego w obrębie modułu, który jest podłączony do komputera za pomocą złącza USB. Takie podejście ma tę zaletę, że zasilacz i interfejsy sterujące mogą być używane jak klawiatura komputera.
Komputerowo wspomagany generator funkcji
Innym sposobem na generowanie fal jest wykorzystanie dedykowanego oprogramowania. Działa ono jako normalny program na komputerze i dostarcza wymagane przebiegi przez wyjście audio. Ponieważ każdy nowoczesny komputer PC lub Mac posiada wyjście audio, rozwiązanie to jest dość tanie. Wadą jest to, że jakość sygnału nie zawsze osiąga poziom "prawdziwych" generatorów funkcyjnych. Ponadto, jeśli w wyniku testu i z powodu ewentualnego błędnego podłączenia dojdzie do uszkodzenia elektroniki audio, może to prowadzić do kosztownych napraw.
Generatory funkcyjne są zwykle bardzo łatwe w obsłudze. Dzięki nowoczesnej technologii przetwarzania oferują możliwość wielu dodatkowych funkcji, w tym prostego zdalnego sterowania.
Generatory funkcyjne są zwykle bardzo łatwe w obsłudze. Dzięki nowoczesnej technologii przetwarzania oferują możliwość wielu dodatkowych funkcji, w tym prostego zdalnego sterowania.
Koszty nabycia są zazwyczaj dość rozsądne. Za mniej niż 500 zł można już kupić samodzielne generatory z zakresem częstotliwości od 0 do 15 megaherców i wbudowanym licznikiem częstotliwości.
Taki licznik częstotliwości umożliwia precyzyjny pomiar częstotliwości sygnałów zewnętrznych oraz sterowanie częstotliwością wyjściową.
Na co należy zwrócić uwagę przy zakupie generatora funkcyjnego?
Najważniejsze pytanie brzmi: jak duży musi być zakres częstotliwości, dla których chcemy wykorzystać przeważnie generator funkcyjny? Jeśli 15 megaherców jest górną granicą, a standardowe przebiegi sinus, kwadrat, trójkąt są wystarczające, to można rozważyć jedno z niedrogich urządzeń. Potem trzeba tylko zdecydować się na konstrukcję. Oczywiście zależy to od lokalizacji. Czy testujesz tylko na stanowisku badawczym, czy odpowiedni jest system wolnostojący lub stelażowy, czy chcesz mieć bezpośrednie i jednocześnie elastyczne połączenie z komputerem, czy możliwe są generatory USB lub rozwiązanie czysto programowe.
Wybór staje się trudniejszy, jeśli potrzebne są również funkcje arbitralne, współczynnik zniekształceń musi być niski lub ogólnie wysokie wymagania stawiane są wobec częstotliwości próbkowania, rozdzielczości i długości sygnału. Ważnym punktem w tym kontekście jest również kalibracja. Wszystkie urządzenia dostępne w poważnym handlu są już fabrycznie skalibrowane, ale zazwyczaj bez certyfikatu. W niektórych przypadkach nie jest to jednak wystarczające, a mianowicie wtedy, gdy badanie wymaga systemu, który musi być skalibrowany. Typowymi instytucjami wzorcującymi są laboratoria niemieckiej jednostki akredytacyjnej (DAkkS) oraz laboratoria certyfikujące zgodnie z ISO.