Виртуальные функциональные генераторы фирмы Velleman

January 19, 2012 by admin Комментировать »

Одними из первых на наш рынок поступили виртуальные функциональные генераторы фирмы Velleman Instruments PCG10 [96-99], которые, как и виртуальные осциллографы этой фирмы PCS500 и PCS100, можно приобрести в наших магазинах. Выпускается и набор для их сборки К8016.

Приставка — виртуальный цифровой функциональный генератор — поставляется в двух вариантах: конструктора (К8016) и готового изделия (PCG10) (рис. 3.47). Уникальная особенность генератора — его совместимость с PC-осциллографами Velleman PCS64i и PCS500 для создания измерительного комплекса с расширенными возможностями отображения данных на дисплее.

Рис. 3.47. Приставка — функциональный генератор PCG10 (вид спереди)

Малая (0,01 Гц) нижняя частота генератора позволяет успешно использовать его в практике сверхнизкочастотных измерений. Кроме того, эта дешевая приставка является полноценным цифровым синтезатором сигналов, причем не только стандартных (синус, треугольные и прямоугольные импульсы), но и произвольной формы! Форма создаваемых приставкой сигналов задается программным путем. Приставка — функциональный генератор имеет следующие особенности построения:

•     Кварцевая стабилизация частоты.

•     Оптическая изоляция от ПК.

•          Основные формы сигналов: синусоидальная, прямоугольная (меандр) и треугольная симметричная.

•     Дополнительный выход для синхронизации сигнала TTL-уровня.

•     Библиотека файлов форм дополнительных сигналов.

•                  Возможность создания индивидуальных форм сигналов. Основные параметры генератора следующие:

•     Диапазон частот: 0,01 Гц — 1 МГц.

•     Источник питания: адаптер 12 В/800 мА (PS1208).

•     Разрешение по частоте: 0,01%.

•     Вертикальное разрешение: 8 бит (0,4 % от полной шкалы).

•     Диапазон амплитуды: 100 мВ 10 В при нагрузке 600 Ом.

•     Отклонение от нуля: от 5 до +5В max (0,4% от полной шкалы).

•     Максимальная частота дискретизации: 32 МГц.

•     Коэффициент гармоник синусоиды: менее 0,08%.

•     Выходной импеданс: 50 Ом.

•     Размеры: 235x165x47 мм.

Внешний вид приставки сзади показан на рис. 3.48. Особенностью приставки является возможность ее работы совместно с виртуальными осциллографами фирмы Velleman. Для этого приставка оснащена двумя разъемами принтерного порта LPT: одним она подключается к порту компьютера, а другим к приставке виртуального осциллографа. В результате создается комплекс для проведения самых различных измерений и исследований с возможностью обработки результатов на ПК. Кроме того, сзади приставки имеется разъем для подключения внешнего адаптера питания от сети переменного тока с выходным напряжением постоянного тока 9 В.

Рис. 3.48. Приставка — функциональный генератор PCG10(вид сзади)

На рис. 3.49 показан вид печатной платы приставки К8016, поставляемой в виде конструктора для самостоятельной сборки. Видно также расположение печатной платы приставки в корпусе.

Рис. 3.49. Плата приставки — функционального генератора К8016в корпусе

3.6.3. Работа с виртуальным функциональным генератором фирмы Velleman

Функциональный генератор включается с помощью программы PC-Lab 2000, окно которой показано на рис. 3.50. В разделе Function Generator необходимо установить темный кружок у выбранного типа генератора.

Рис. 3.50. Окно программы PC-Lab 2000

Для запуска генератора достаточно активизировать мышью кнопку Function Generator. При этом появится окно управления генератором, показанное на рис. 3.51 справа. В нем есть окошко для наблюдения осциллограммы генерируемого сигнала, а также кнопки (снизу) установки частоты и формы импульсов, а также органы плавной регулировки частоты, амплитуды и смещения импульсов.

Программное обеспечение прибора позволяет устанавливать форму импульсов загрузкой соответствующего библиотечного файла. Для этого необходимо активизировать кнопку MORE FUNC. Появится еще одно окно генератора (оно также видно на рис. 3.51). В нем помимо кнопок еще ряда форм генерируемых сигналов имеется кнопка Library Waveforms (Библиотека форм сигналов), которая открывает стандартное Windows-окно загрузки библиотечных файлов. Среди них достаточно выбрать подходящий, и форма импульсов будет изменена.

Есть также возможность задать импульсы самим пользователем. Для этого достаточно исполнить команду Wave Editor в позиции Tools меню окна функционального генератора. Откроется окно редактора формы импульсов, показанное на рис. 3.52.

В этом окне можно задать до 32-Кбайтовую последовательность, определяющую форму генерируемого импульса. Каждый байт задает значение от 0 до 255, причем значение 128 соответствует центральной позиции экрана формы импульсов. Повторяющиеся значения байтов можно указывать в скобках, например, 150(5) означает, что значение 150 повторяется пять раз подряд. На экране форм строится график двух периодов импульсов.

Рис. 3.51. Работа с генератором PCG10 с помощью программы PC-Lab 2000

Рис. 3.52. Окно редактора формы импульсов

Благодаря возможности работы совместно с персональным компьютером и виртуальными осциллографами функциональный генератор PCG10 может использоваться для создания достаточно дешевой и простой компьютеризированной лаборатории.

3.6.4. Создание компьютеризированной лаборатории PC-Lab 2000

Как уже отмечалось ранее, фирма Velleman Instruments выпускает виртуальные осциллографы PCS500, PCS 100 и К8031 и виртуальные функциональные генераторы PCG10 и К8016. Эти приборы выполнены в одинаковых по конструкции корпусах и, вместе с прилагаемым программным обеспечением на CD-ROM, могут использоваться для создания компьютеризованной лаборатории на базе обычного настольного или мобильного компьютера. Вместе с обычным персональным компьютером образуют миниатюрную виртуальную многофункциональную лабораторию PC-Lab 2000, позволяющую исследовать и отлаживать различные электронные схемы, устройства и системы. На рис. 3.53 представлена такая действующая лаборатория на основе мобильного компьютера — ноутбука Satellite 1800-314 корпорации Toshiba [125].

Рис. 3.53. Внешний вид компьютерной измерительной системы на базе виртуальных

приборов и мобильного компьютера — ноутбука Satellite 1800-314корпорации Toshiba

Компьютер (настольный или мобильный — ноутбук), используемый совместно с описанными приборами, должен работать с операционной системой Windows 95, 98, 2000/NT/XP, иметь SVGA-видеокарту (с разрешением 800×600) и арифметический сопроцессор для спектроанализатора. Подключение устройств осуществляется через принтерный порт LPT1, LPT2 или LPT3. Сборка лаборатории и подключение ее к компьютеру занимает от силы пару минут. Она сводится к подключению кабелей к разъемам, расположенным сзади корпусов осциоллографической приставки и приставки- генератора. Сигнальные коаксиальные кабели подключаются со стороны передних панелей к коаксиальным разъемам — они видны на рис. 3.53. Следует отметить, что приставки имеют оптическую изоляцию от цепей компьютера, что надежно защищает последний (но не сами приставки) от повреждений.

Необходимо также установить программное обеспечение — программу PC-LAB 2000 с прилагаемого CD-ROM (он виден на рис. 3.53). Установка этой программы ничем не отличается от установки любого Windows-приложения. Однако необходимо учитывать, что для ПК с операционной системой Windows NT или Windows 2000 нужно дополнительно установить драйвер локального Администратора, который также имеется на CD-ROM (возможна его установка после установки самой программы).

После установки программы PC-LAB 2000 создается папка с ее ярлыком и рядом вспомогательных файлов ее справки, содержащей описание программы и работы с основными компонентами лаборатории с ней в целом. К сожалению, русскоязычной справки нет. Хотя, следует сказать, что работа с лабораторией достаточно опытного пользователя (специалиста или радиолюбителя) вполне ясна и понятна.

Интересно отметить, что программу PC-LAB 2000 можно бесплатно скачать с ин- тернет-сайтов корпорации Velleman Instruments и нашей сети магазинов электронных компонентов Chip-Dip. Это позволяет познакомиться с возможностями лаборатории с помощью демонстрационного режима demo. Его можно задать в окне начального запуска программы, показанном на рис. 3.49. Это окно позволяет также выбрать тип осциллографа, тип генератора и адрес принтерного порта LPT, через который компоненты лаборатории подключаются к ПК. Подробно работа с программой описана в [96-99].

3.6.5. Функциональные генераторы AKTAK0M АНР-3121/3122

АКТАКОМ производит виртуальные функциональные генераторы АНР-3121/3122 (рис. 3.54), предназначенные для генерации сигналов стандартной формы (синусоида, меандр, треугольный сигнал и др.) и произвольных с заданием и программированием их параметров с помощью персонального компьютера. Приставка имеет следующие возможности:

•     Генерация сигналов разной формы, программируемых с помощью ПК.

•     Встроенный редактор сигналов произвольной формы.

•     Встроенный калькулятор формул.

•     Режим "Лазерное шоу" для генерации произвольных фигур Лиссажу.

•     Внутренний и внешний запуск.

Рис. 3.54. Приставка — функциональный генератор АНР-3121/3122

•          Управление синхронизацией, частотой и фазовым сдвигом.

•          Запись в файлы и чтение из них данных и форм сигналов.

•          Подключение ПКчерез последовательный порт RS-232 и параллельный порт.

•          Программное обеспечение под операционные системы Windows 98/ME/NT 4/ 2000/ХР (на прилагаемом компакт-диске).

Генератор имеет приведенные ниже характеристики:

•          Генерация стандартных сигналов (синусоида, меандр, треугольные импульсы, пилообразные импульсы и "вспышка") в одном канале.

•          Диапазон частот от 0,02 Гц до 10 МГц.

•          Максимальный размах напряжения +2,5 В (АНР-3121) и +10 В (АНР-3122).

•          Сопротивление нагрузки от 50 Ом и выше.

•          Фильтр низких частот с граничной частотой 15 МГц.

•          Максимальная частота формирования выходного сигнала 80 МГц.

•          Длина памяти 128 кбайт на канал.

3.6.6. Комбинированный прибор AKTAK0M АСК-4106

Комбинированный прибор АКТАКОМ АСК-4106 (рис. 3.55) сочетает возможности двухканального запоминающего цифрового осциллографа и генератора сигналов произвольной формы двухканального цифрового [110]. Прибор работает совместно с компьютером по интерфейсам USB 1.1 или LPT в режиме ЕРР. По существу прибор является вполне законченной виртуальной лабораторией с довольно высокими техническими характеристиками и обширными функциональными возможностями.

Рис. 3.55. Внешний вид приставки — комбинированного прибора АСК-4106

Прибор состоит из двух функциональных модулей: модуля двухканального цифрового запоминающего осциллографа и модуля генератора сигналов произвольной формы.

Модуль двухканального цифрового запоминающего осциллографа предназначен для изучения сигналов от внешних устройств, их отображения на мониторе компьютера, измерения параметров сигналов и математической обработки с помощью программного обеспечения. Модуль генератора предназначен для выдачи сигналов произвольной формы, включая стандартные, а также задаваемые пользователем с помощью математических выражений или графически. Модули могут работать как независимо друг от друга, так и совместно под управлением соответствующего программного обеспечения.

Прибор применяется для наладки, ремонта, лабораторных исследований и испытаний приборов и систем, используемых в радиоэлектронике, связи, автоматике, вычислительной и измерительной технике, приборостроении. Рассмотрим технические характеристики прибора.

Технические характеристики осциллографического модуля:

•      Количество каналов с независимым АЦП: 2 (все каналы идентичны).

•          Максимальная эквивалентная частота выборок в стробоскопическом режиме 10 ГГц.

•      Максимальная частота дискретизации 100 МГц.

•      Максимальное число выборок на канал — 131072.

•      Число разрядов АЦП — 8.

•      Режимы каналов: А, В, А и В.

•      Выбор режима работы осциллографа: одно-, двухканальный.

•      Число отображаемых точек на экране 100. ..131072.

•      Курсорные измерения: по уровню и длительности сигналов.

•          Тип интерфейса ПЭВМ: LPT, USB 1.1.

•          Тип входных разъемов: BNC (СР-50).

•          Ширина линии графика: 1 пиксел.

•          Диапазон частот входных сигналов по уровню -3 дБ на пределах 20 мВ/дел … 1 В/дел не менее 100 МГц и на пределах 2 В/дел … 10 В/дел не менее 70 МГц.

•          Входной импеданс: 1 МОм +5%, 20 пФ +5 пФ; 50 Ом +2%.

•          Входное сопротивление: 1 МОм и 50 Ом.

•          Пределы допускаемой основной относительной погрешности коэффициентов отклонения +2,5%.

•          Дополнительные значения коэффициента отклонения: 2 мВ/дел., 5 мВ/дел., 10 мВ/дел.

•          Разрешение: 8 бит (256 точек на шкалу).

•          Коэффициент развязки между каналами: не менее -40 дБ во всем частотном диапазоне.

В стробоскопическом режиме при коэффициентах развертки менее 1 мкс/дел возможна нестабильность амплитуды отображаемого сигнала до +2%, а также искажение формы сигнала или его отсутствие на краях собираемого буфера данных в пределах 10 нс. Максимальное входное напряжение не более двукратного превышения полной шкалы для каждого предела, но не более 100 В пикового значения при сопротивлении входа 1 МОм и не более 5 В пикового значения при сопротивлении входа 50 Ом.

Параметры синхронизации:

•          Источник синхронизации: каналы А, В, внешний вход.

•          Выбор фронта синхронизирующего сигнала: передний или задний фронт.

•          Максимальная частота: не меньше верхней границы полосы пропускания.

•          Внутренняя синхронизация: минимальный размах синусоидального сигнала не более 1 клетки масштабной сетки в диапазоне частот до 40 МГц.

•          Параметры сигнала для запуска внешних устройств (разъём "СИНХРОНИЗАЦИЯ ВХОД/ВЫХОД"): перепад от 0 до 3 В в момент запуска синхронизации. В конце регистрации перепад от 3 до 0 В на нагрузке не менее 1 кОм.

•          Внешняя синхронизация: минимальный период повторения синхронизирующего импульса 20 не, минимальная длительность синхронизирующего импульса 10 не, TTL-уровень напряжения.

•          Предельные значения напряжения на входе синхронизации: от -1 до +6 В.

•          Импеданс входа синхронизации: не менее 50 кОм, 20 пФ.

Параметры развертки:

•          Диапазон значений коэффициента развертки (при установке 1 000 выборок на экран): 10 нс/дел … 0,1 с/дел.

•          Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности коэффициентов развертки: +(0,001*Т + 10—9 с), где Т — длительность развертки, Т = Кразв * 10 дел., Кразв — коэффициент развёртки.

•          Дополнительные значения коэффициента развёртки в режиме самописца: от 1 мс/делдо 100 ч/дел.

•          Дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры в пределах рабочей области температур: не более предела основной погрешности на каждые 10° С изменения температуры.

Параметры калибратора:

•          Выходной сигнал: прямоугольный, со скважностью 2.

•          Частота выходного сигнала: 1 кГц.

•          Выходное напряжение: 3 В от пика до пика.

•          Выходное сопротивление: (150 +50) Ом.

•          Выходной разъем: BNC, совмещен с входом внешней синхронизации.

Параметры функционального генератора:

•          Количество выходных каналов: 2.

•          Диапазон частот выходного сигнала: от 0,1 Гц до 10 МГц.

•          Частота сигнала, воспроизводимая генератором, определяется его тактовой частотой и длиной сигнала по формуле: f = fT/N, где: f — частота сигнала; fT — тактовая частота генератора, может быть установлена в одно из 16 значений: максимальное — 80 МГц, каждое последующее — в 2 раза меньше — 40, 20, 10 МГц и т. д. до 2,441 кГц; N — длина сигнала: любое четное целое число выборок в диапазоне от 8 до 131000.

•          Основная относительная погрешность воспроизведения частоты: не превышает +0,05%.

•          Дополнительная погрешность воспроизведения частоты, вызванная изменением температуры в пределах рабочей области температур, не превышает 0,05% на каждые 10° С изменения температуры.

•          Максимальный размах выходного напряжения: на нагрузке 1 МОм +2,5 В, на нагрузке 50 Ом +1,25 В.

•          Шаг дискретной установки выходного напряжения: на нагрузке 1 МОм не более 1,5 мВ, на нагрузке 50 Ом не более 1,0 мВ.

•          Неравномерность уровня выходного синусоидального напряжения в диапазоне частот относительно уровня на частоте 1 кГц: не превышает +1 дБ.

•          Длительность фронта и среза (каждого в отдельности) прямоугольного сигнала не превышает 20 нс.

Режимы синхронизации:

•          Выбор режимов синхронизации: перезапуск, однократный (ручной) или непрерывный источник внешний или внутренний.

•          Полярность: по восходящему или по спадающему фронту.

•          Входной сигнал внешней синхронизации: прямоугольный импульс с ТТЛ- уровнями, длительностью фронта не менее 10 не.

•          Выходной сигнал синхронизации — прямоугольный импульс, ТТЛ-уровень на нагрузке 1 КОм, длительность импульса в не 2/fT, где fT выражена в МГц, длительность фронта не более 20 не.

•          Выбор формы для обоих каналов: независимый.

•          Максимальное число точек на канал: 131 ООО.

•          Частота среза отключаемого фильтра нижних частот: 15 МГц +20%.

•          Максимальная тактовая частота: 80 МГц.

Прочие характеристики:

•          Интерфейс связи с ПК: USB 1.1 или LPT в режиме ЕРР.

•          Питание: 220 В+10%, 50 Гц.

•          Потребляемая мощность: не более 20 Вт.

•          Время непрерывной работы: не менее 8 ч.

•          Время установления рабочего режима: не более 15 мин.

•          Срок службы прибора: не менее 6 лет.

•          Рабочие условия эксплуатации: температура +5.. .+40° С, относительная влажность воздуха не более 80% при 25° С, атмосферное давление от 630 до 800 мм рт. ст.

•          Условия хранения: температура —30.. .+50° С, относительная влажность воздуха 30…80%.

•          Габаритные размеры (ширина х высота х глубина) 260x70x210 мм.

•          Масса: не более 2,0 кг.

Возможности USB-лаборатории АКТАКОМ достаточно обширны и описаны в [ 110].

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты