Генератор сигналов произвольной формы, AWG или ARB — это специализированная форма функционального генератора, которая способна генерировать сигналы из набора введенных значений.
Генераторы сигналов произвольной формы также могут называться по их начальным буквам, AWG, а иногда их даже называют и ARB — сокращение от произвольного. Сигналы, создаваемые генераторами сигналов произвольной формы, генераторами сигналов произвольной формы, могут быть либо повторяющимися, либо иногда однократными. Если сигнал AWG представляет собой только один импульс, то необходим механизм запуска для запуска генератора сигналов произвольной формы и, возможно, измерительного прибора.
AWG может генерировать сигнал произвольной формы, определяемый набором значений, т. е. «путевых точек», введенных для установки значения сигнала в определенное время. Они могут формировать цифровую или даже аналоговую форму волны. В результате генератор сигналов произвольной формы представляет собой форму испытательного оборудования, способного создавать сигналы практически любой требуемой формы.
Прежде чем инвестировать в отдельный тестовый прибор генератора сигналов произвольной формы, стоит выяснить, существует ли он уже и доступен ли он. Очень многие современные осциллографы содержат генератор сигналов произвольной формы, который интегрирован в осциллограф и часто может интегрироваться с функциями осциллографа для захвата сигналов.
Генераторы сигналов произвольной формы очень похожи на функциональные генераторы, но предлагают гораздо более высокий уровень гибкости с точки зрения генерации сигналов и, как правило, более сложные и, следовательно, более дорогостоящие.
Методы генератора сигналов произвольной формы
Существует несколько способов разработки генераторов сигналов произвольной формы. Они основаны на цифровых технологиях, а их дизайн относится к одной из следующих основных категорий:
- Прямой цифровой синтез, DDS: этот тип генератора сигналов произвольной формы основан на типах синтезатора частоты DDS, и иногда его можно назвать генератором сигналов произвольной формы, AFG.
- Генератор сигналов произвольной формы с переменной тактовой частотой Генератор сигналов произвольной формы с переменной тактовой частотой представляет собой более гибкую форму генератора сигналов произвольной формы. Эти генераторы сигналов произвольной формы, как правило, более гибкие, хотя и имеют некоторые ограничения, которых нет у версий DDS. Иногда эти генераторы называют просто генераторами сигналов произвольной формы, генераторами сигналов произвольной формы, а не генераторами сигналов произвольной формы.
- Комбинированный генератор сигналов произвольной формы Этот формат AWG сочетает в себе обе другие формы, включая методы DDS и переменных тактовых импульсов. Таким образом, преимущества обеих систем могут быть реализованы в одном испытательном оборудовании.
Генераторы сигналов произвольной формы стали возможными благодаря достижениям в области цифровых технологий — можно видеть, что все используемые методы являются цифровыми по своей концепции. Благодаря таким микросхемам, как прямой цифровой синтез и DDS, которые теперь доступны по относительно низкой цене, они позволяют проектировать и производить ARB гораздо проще, чем даже несколько лет назад.
Следует также упомянуть, что некоторое программное обеспечение для создания сигналов произвольной формы доступно для запуска на персональных компьютерах. Хотя это очень дешевый вариант предоставления одного из этих тестовых инструментов, выходная схема, предоставляемая ПК, может значительно ограничивать возможности и производительность.
Разрешение и скорость генератора сигналов произвольной формы
Двумя основными характеристиками генератора сигналов произвольной формы являются его разрешение и скорость. Эти два параметра определяют точность воспроизведения сигнала. Они управляются различными элементами в цепи генератора сигналов произвольной формы. Разрешение по амплитуде определяется разрешением цифро-аналогового преобразователя (D/A или D2A). Это описывается с точки зрения количества битов. Разрешение 12 бит обеспечивает 4096 шагов амплитуды.
Скорость генератора сигналов произвольной формы также очень важна. Максимальная частота повторения сигнала определяется двумя факторами: длиной сигнала с точки зрения количества выборок, необходимых для моделирования сигнала, и максимальной тактовой частотой. Например, если максимальная тактовая частота генератора сигналов произвольной формы составляет 25 МГц, а сигнал имеет 1000 точек, то максимальная частота повторения составит 25 кГц. Если бы требовалась более высокая частота повторения, то необходимо было бы уменьшить количество отсчетов, так как увеличить тактовую частоту в генераторе сигналов произвольной формы было бы невозможно!
Захват сигнала
Прежде чем генератор сигналов произвольной формы сможет генерировать сигнал, необходимо ввести точки для требуемого выхода. Существует несколько способов захвата или генерации сигнала для генератора сигналов произвольной формы:
- Захват реальной формы волны. Это можно сделать с помощью дигитайзера или цифрового осциллографа.
- Используйте встроенное редактирование сигналов в генераторе сигналов произвольной формы. Многие генераторы сигналов произвольной формы имеют встроенные встроенные возможности генерации и редактирования сигналов, хотя они могут быть не такими гибкими, как полнофункциональное решение для редактирования на базе ПК.
- Другой способ — сгенерировать сигнал с помощью программного обеспечения, работающего на ПК. Для этого доступно очень сложное программное обеспечение для цифрового редактирования, которое позволяет включать множество вариантов.
Можно использовать любой из этих методов, а затем цифровую информацию можно загрузить в генератор сигналов произвольной формы, чтобы он мог обеспечить требуемый выходной сигнал. Следует помнить, что не все возможности захвата и ввода сигналов могут быть доступны на всех генераторах сигналов произвольной формы.
Дополнительные возможности генератора сигналов произвольной формы
Некоторые генераторы сигналов произвольной формы также могут работать как генераторы обычных функций. Они могут включать стандартные формы сигналов, такие как синусоидальный, прямоугольный, пилообразный, треугольный, шумовой и импульсный. Некоторые устройства включают в себя дополнительные встроенные сигналы, такие как экспоненциальные времена нарастания и спада, sinx/x и т. д. Таким образом, один и тот же прибор можно использовать в различных приложениях, даже если не требуются все возможности AWG, тем самым экономя Стоимость приобретения различных генераторов для очень схожих целей. Некоторые генераторы сигналов произвольной формы могут выводить последовательность слов на многобитный разъем для имитации передачи данных, сочетая в себе свойства генераторов сигналов произвольной формы и цифровых генераторов последовательности.
Применение генератора сигналов произвольной формы
Генераторы сигналов произвольной формы используются во многих приложениях, где требуются специальные сигналы. Они могут относиться к целому ряду секторов электронной промышленности. Чтобы дать представление о некоторых приложениях AWG, генераторы сигналов произвольной формы на основе DDS могут создавать сигналы с точно контролируемым фазовым сдвигом или частотами, связанными с соотношением. Это позволяет генерировать сигналы, такие как многофазные синусоидальные волны, созвездия IQ, или моделировать сигналы от механических систем с редуктором, таких как реактивные двигатели. Также возможны сложные канально-канальные модуляции.
Генератор сигналов произвольной формы, возможно, не является наиболее широко используемым элементом контрольно-измерительного оборудования, но он может быть чрезвычайно полезен в различных приложениях. Современные генераторы сигналов произвольной формы очень гибкие и могут использоваться для создания очень специфических сигналов для тестирования различных приложений. Часто генераторы произвольной формы содержатся в современных цифровых осциллографах.