Генератор сигналов произвольной формы, AFG, представляет собой подгруппу генераторов сигналов произвольной формы, в основе работы которых лежит прямой цифровой синтезатор.
Прямой цифровой синтезатор, технология DDS подходит для использования в генераторах сигналов произвольной формы, AWG. Те AWG, которые используют технологию DDS, часто называют генераторами произвольных функций или AFG. Причина того, что их называют генераторами произвольных функций, заключается в том, что они часто появляются как расширение доступных инструментов тестирования генераторов функций.
Генераторы сигналов произвольной формы, использующие технологию прямого цифрового синтеза, могут извлечь выгоду из этой технологии, не добавляя при этом нежелательных дополнительных сложностей и затрат. Технология DDS значительно развилась в последние годы, и это делает их очень привлекательным вариантом для формирования основы генератора сигналов. В результате относительно широко используются генераторы произвольных функций.
Основы генератора произвольных функций
Как уже упоминалось, этот тип генератора сигналов произвольной формы основан на синтезаторе частот типа DDS, и иногда его можно назвать генератором сигналов произвольной формы, AFG. Генератор сигналов произвольной формы использует интегральные схемы, предназначенные для прямых цифровых синтезаторов частоты, но позволяет относительно легко создать схему генератора сигналов произвольной формы по экономичной цене. Чтобы посмотреть, как работает генератор произвольных функций, необходимо посмотреть на работу прямого цифрового синтезатора.
Эта схема работает, сохраняя точки сигнала в цифровом формате, а затем вызывая их для создания сигнала. Эти точки могут быть на любой форме повторяющегося сигнала, который требуется. Скорость, с которой DDS формирует один сигнал, определяет частоту. Ниже показана базовая блок-схема генератора сигналов произвольной формы на основе DDS.
Работу DDS в генераторе сигналов произвольной формы можно представить, посмотрев на то, как изменяется фаза в течение одного цикла сигнала. Фаза часто изображается как линия фазора, вращающаяся по кругу. Поскольку фаза продвигается по кругу, это соответствует прогрессу в форме волны. Чем быстрее он прогрессирует, тем раньше он завершает цикл и, следовательно, тем выше частота.
Прямой цифровой синтезатор работает путем сохранения в памяти различных точек требуемой формы сигнала в цифровом формате. Затем их можно вызвать для создания необходимой формы волны. Для имитации фазовых сдвигов используется фазовый аккумулятор. Это принимает информацию о приращении фазы и тактовые импульсы от часов. Для каждого тактового импульса фаза будет сдвигаться на определенную величину. Чем больше приращение, тем больше фазовый сдвиг и, следовательно, тем выше генерируемая частота.
При каждом тактовом импульсе информация о фазе представляется в память, и осуществляется доступ к соответствующему местоположению, подтверждая информацию о форме сигнала для этого конкретного фазового угла. Видно, что в память можно загрузить любой сигнал; хотя на диаграмме показана синусоида, фактическая форма волны может быть любой.
Хотя в память можно загружать определенные предустановленные сигналы, также можно загружать и созданные пользователем сигналы. Это делает измерительный прибор генератором сигналов произвольной формы или генератором произвольных функций, а не генератором стандартных функций.
Преимущества и недостатки АФГ
Хотя генератор сигналов произвольной формы или версия генератора сигналов произвольной формы на основе DDS имеет много преимуществ, существуют и некоторые недостатки, которые следует учитывать при выборе используемого типа генератора сигналов.
| Преимущества генератора произвольных функций | Недостатки генератора произвольных функций |
| Разрешение по частоте ниже герца: Используя аккумулятор фазы с длинной длиной слова в аккумуляторе фазы DDS, можно достичь уровней разрешения по частоте ниже герца. Понижающая дискретизация: сигналы автоматически усекаются путем дискретизации, чтобы обеспечить частоту повторения выше тактовой частоты. Цифровая модуляция: можно добавить слова цифровой модуляции к фазовому накопителю, чтобы обеспечить средство обеспечения цифровой модуляции. | Дрожание формы волны: Дрожание формы волны является проблемой с генераторами произвольных функций, поскольку частота дискретизируется с повышением или понижением частоты дискретизации, что приводит к отсутствию выборок и, следовательно, к дрожанию. Не дискретизируются только частоты, равные тактовой частоте, деленной на длину волны, и ее кратные части, и поэтому они не страдают от этой проблемы. Возможность создания одной формы волны: возможно генерировать только одну форму волны за раз, поскольку сегментация памяти и секвенирование формы волны невозможны с использованием генератора произвольных функций DDS. |
Генератор сигналов произвольной формы является идеальным инструментом, когда требуются различные запрограммированные сигналы без дополнительной гибкости и сложности более дорогого генератора сигналов произвольной формы с переменной тактовой частотой. Генератор произвольных функций является идеальным выбором для большинства лабораторных приложений.