Trudno chyba wyobrazić sobie pracę elektronika, który nie dysponuje choćby najprostszym generatorem. Obok miernika uniwersalnego, zasilacza i oscyloskopu jest to podstawowe narzędzie warsztatowe. W dzisiejszych czasach elektroniczny sprzęt pomiarowy został niemal w stu procentach zdominowany przez przyrządy wykorzystujące technikę cyfrową. Trend ten nie ominął również generatorów.
Czasy generatorów analogowych, opartych na obwodach rezonansowych chyba już bezpowrotnie minęły. Z łezką w oku pozostaje nam zatem tylko wspominać ich niepowtarzalny design z charakterystycznym pokrętłem regulującym częstotliwość. Dla zwiększenia precyzji nastaw było ono wyposażane w tarczę o dużej średnicy z naniesioną podziałką wyskalowaną w jednostkach częstotliwości. Pozostaje natomiast pytanie czy nadal warto uczyć się teorii opracowanych przez panów: Colpitz’a, Pierce’a, Clappa, Harley’a czy Meisnera? Faktem jest, że studenci kierunków elektronicznych mieli z tymi tematami ciężką przeprawę i zapewne z tego powodu nie jeden z nich dzisiaj zamiast konstruować urządzenia elektroniczne sprzedaje ogórki na bazarze.
Skoncentrujmy się więc na obowiązujących dzisiaj trendach. Można chyba zaryzykować stwierdzenie, że obecnie nabywcy poszukując przede wszystkim generatorów arbitralnych, a to z uwagi na ich cechy funkcjonalne. Jak więc one działają.
[DDS – Direct Digital Synthesis
Działanie generatorów arbitralnych jest oparte na technice bezpośredniej syntezy cyfrowej (DDS). Technika cyfrowa doścignęła więc już nie tylko multimetry i oscyloskopy, ale nawet tak wydawać by się mogło analogowe przyrządy, jakimi są generatory. O ile zasada działania oscyloskopu cyfrowego może stanowić pewną tajemnicę dla mniej doświadczonych elektroników, to na pomysł cyfrowej metody generowania sygnałów być może wpadł nie jeden amator, nawet nie zdając sobie sprawy z tego, że po raz kolejny wymyślił istniejącą już teorię. Bo przyznać trzeba, technika DDS jest bardzo naturalna i oczywista. Na czym więc polega?
Po pierwsze: technika cyfrowa zakłada, że przebieg analogowy jest złożony z próbek reprezentujących amplitudy sygnału w dyskretnych chwilach czasowych. Od razu nasuwa się więc pomysł, aby do magazynowania tych próbek wykorzystać jakiś rodzaj pamięci. Może to być pamięć stała (ROM, EPROM, (VU)EPROM, Flash) lub pamięć typu RAM, która z oczywistych powodów będzie gubiła zawartość po wyłączeniu zasilania. Tego rodzaju pamięci nie należy jednak dyskwalifikować, chociażby ze względu na dużą szybkość działania i możliwość łatwej modyfikacji zawartości. Można sobie wyobrazić również taki tryb pracy, w którym przebieg z pamięci np. Flash jest przed rozpoczęciem pracy przepisywany do pamięci RAM pełniącej funkcję bezpośredniego magazynu próbek wykorzystywanych w procesie generacji przebiegu.
Po drugie: odczytywanie pamięci wymaga podawania odpowiednich adresów. Przebiegi są zapisywane w kolejnych komórkach pamięci, stąd najprostszą metodą ich czytania jest zastosowanie układu, który podawałby kolejne adresy na linie adresowe. Naturalnym układem, który to robi z zasady swojego działania jest licznik. Wystarczy tylko zmusić go do liczenia modulo N, gdzie N jest liczbą próbek sygnału. Licznik jest taktowany przestrajanym generatorem przebiegu zegarowego. Częstotliwość tego generatora będzie decydowała jednocześnie o częstotliwości generowanego przebiegu. Należy jednak zauważyć, że w normalnym trybie pracy generator taktujący pracuje z częstotliwością N-razy większą niż częstotliwość przebiegu wyjściowego. W niektórych przypadkach pożądane może być przeskakiwanie nie o jedną, lecz o określoną liczbę adresów. Układ wówczas trochę się komplikuje, ale nie na tyle, aby jego realizacja nie była możliwa.
Po trzecie: na to jak uzyskać przebieg wyjściowy wpadnie już każdy, kto choć trochę zna się na elektronice. Widzę las rąk w górze. Tak, oczywiście. Należy zastosować przetwornik cyfrowo-analogowy, którego wejścia są dołączone do wyjść pamięci.
Generator jest już w zasadzie gotowy. Można jeszcze pomyśleć o filtrowaniu sygnału wyjściowego, a po zastosowaniu jakiegoś procesora, w roli sterownika otwiera się nowa, bardzo szeroka gama dodatkowych funkcji. W przyrządach firmowych funkcje takie są zwykle implementowane, a są to najczęściej:
- Modulacja. W generatorze DG1032Z dostępne są modulacje amplitudy, częstotliwości i fazy, a więc: AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK i PWM. Sygnał modulujący może być generowany wewnętrznie lub pobierany z wejścia sygnału zewnętrznego. W szczególnym przypadku jako źródło sygnału modulującego może być wykorzystywany drugi kanał generatora. Należy wówczas jego wyjście połączyć z wejściem „Ext Mod” kanału generującego sygnał zmodulowany. W autonomicznym trybie pracy wszystkie parametry charakterystyczne dla poszczególnych rodzajów modulacji są ustawiane z pulpitu generatora.
- Przemiatanie (Sweep). Funkcja przypominająca trochę modulację częstotliwości. W wyniku jej działania na wyjściu uzyskiwany jest przebieg o kształcie wybranym spośród kilku dostępnych. Może to być m.in. jeden z przebiegów arbitralnych. Częstotliwości początkowe i końcowe są definiowane przez użytkownika. Wybierany jest też charakter modyfikowania częstotliwości (liniowy lub logarytmiczny). Generator wytwarza również impuls markujący dostępny na gnieździe wyjściowym po osiągnięciu zadanej częstotliwości. Czas, w którym jest przestrajana częstotliwość jest określany osobno dla kierunku „w przód” i „w tył”. W jednym z trybów pracy przemiatanie jest inicjowane impulsem wyzwalającym (wewnętrznym, zewnętrznym lub ręcznie).
- Burst. Generowanie paczek impulsów o jednym z wybranych kształtów (w tym szumu). Użytkownik decyduje m.in. o liczbie cykli, opóźnieniu generacji względem impulsu wyzwalającego, bramkowaniu, okresie powtarzania paczek itp.
- Licznik. W generatorze DG1032Z dostępna jest ponadto funkcja „Counter” wykorzystywana do pomiarów sygnałów zewnętrznych doprowadzonych do wejścia dostępnego na przedniej ściance przyrządu. Mierzone są takie parametry jak: częstotliwość, okres, współczynnik wypełnienia, szerokość impulsu. W trakcie pomiarów prowadzone są statystyki.
Link
Wybrane parametry generatora DG1032Z
Generator DG1032Z generuje 5 przebiegów domyślnych – sinus, prostokąt, trójkąt (rampa), impuls, szum, ma też bogatą kolekcję przebiegów arbitralnych przydatnych w takich dziedzinach jak: sterowanie, zasilanie, motoryzacja, medycyna, automatyka, elektrotechnika itp. W zestawie znajdują się również przebiegi będące wykresami funkcji matematycznych.
Maksymalna częstotliwość generowanych przebiegów:
- 30 MHz sinus,
- 15 MHz prostokąt, impuls,
- 500 kHz piła (rampa),
- 10 MHz przebieg arbitralny.
Maksymalna szybkość próbkowania - 200 MSa/s
Rozdzielczość ustawiania częstotliwości – 1µHz
Maksymalna liczba próbek sygnału arbitralnego – 16384
Rozdzielczość pionowa – 14 bitów
Impedancja wyjściowa – 50 Ω
Maksymalne napięcia wyjściowe:
- 2,5 mV...10 Vpp
Standard wejść i wyjść wyzwalających i synchronizujących – kompatybilny z TTL
Częstotliwość wejściowego i wyjściowego przebiegu referencyjnego – 10 MHz
Zasilanie – 100...240 V (45...440 Hz)
Pobór mocy
Wyświetlacz – TFT LCD, przekątna 3 cale, matryca 320×240 punktów
