Назначение и особенности генераторов сигналов произвольной формы

February 28, 2012 by admin Комментировать »

Прямой цифровой синтез сигналов произвольной формы открыл возможности построения нового поколения цифровых генераторов сигналов — как множества стандартных форм, так и произвольных [112-118]. Однако, как отмечалось в главе 1, введение синтеза произвольных сигналов неизбежно усложняет такие генераторы, так как требует применения перепрограммируемой электрическим способом памяти, введения редактора форм сигналов и средств отображения синтезируемой формы сигнала. В связи с этим генераторы этого типа (3 по указанной в разделе 3.5.1 классификации) относятся к достаточно сложным и дорогим приборам.

Тем не менее, такие приборы в целом ряде случаев остро необходимы. По мере усложнения связной, телекоммуникационной, телевизионной и радиолокационной техники растет число форм сигналов, необходимых для ее тестирования. Уже сейчас число форм тестируемых сигналов просто не поддается воображению. Единственной гарантией получения нужной формы сигналов является переход к технике прямого цифрового синтеза произвольных сигналов.

Утверждения о генерации произвольных сигналов несут в себе некоторую долю лукавства. Дело в том, что цифровой синтез сигналов возможен с точностью во времени до периода дискретизации сигнала и по уровню с точностью до квантования по уровню (разрядности ЦАП). В силу этого набор "произвольных" сигналов на самом деле оказывается набором просто очень большого, но все же конечного, числа форм сигналов. Однако при квантовании сигналов с разрядностью 8—14 бит и числом отсчетов сигналов в несколько тысяч количество возможных форм настолько велико, что на практике можно говорить о синтезе сигнала практически любой (в пределах описанных ограничений) формы сигналов.

Итак, применяя генераторы с прямым цифровым синтезом произвольных сигналов, пользователь — специалист должен постоянно помнить о двух важнейших параметрах таких сигналов: разрядности их квантования по уровню (иногда говорят по амплитуде, но это не совсем верно) и о длине сигнала — т. е. числе отсчетов сигнала, взятых из памяти. Оба эти параметра часто измеряются в битах, хотя нередко длина сигнала задается в обычной десятичной системе исчисления.

Но есть еще один весьма важный параметр таких генераторов — это период выборки или (гораздо чаще) частота выборок. Дело в том, что частота генерируемого сигнала равна отношению частоты выборок к их числу (т. е. длине сигнала). Уже известная нам из главы 1 теорема об отсчетах (Котельникова) говорит о том, что частота сигнала должна быть, по крайней мере, в два раза ниже частоты выборок. Однако это верно для весьма примитивного сигнала. На самом деле частота выборок должна значительно (в 5—6 раз и больше) превышать частоту сложного сигнала. Более точно говорить о том, что частота выборок, о чем и свидетельствует указанная теорема, должна быть хотя бы вдвое выше, чем максимальная гармоника спектра произвольного и повторяющегося сигнала.

Между тем получение высокой частоты выборок — сложная техническая задача. Из фирм, производителей генераторов с прямым цифровым синтезом формы сигналов, в этой области, несомненно, лидирует корпорация Tektronix. Даже у младших моделей ее генераторов этого THnaAFG3*** максимальная частота выборок достигает 1 и даже 2,5 ГГц [94]. Тогда как у генераторов других фирм умеренного класса она составляет обычно 200 МГц. Еще выше частота выборок и генераторов фирмы Tektronix высшего класса — серий AWG 5000 и 7000. У генераторов серии AWG 7000 она достигает рекордных значений в 20 ГГц, что позволяет генерировать сигналы с частотами до, примерно, 5 ГГц.

При использовании генераторов произвольных функций следует учитывать, что максимальные частоты генерации указываются обычно только для синусоидального напряжения. Для встроенных в память импульсных сигналов они могут быть намного более низкими. Поэтому перед окончательным решением о приобретении того или иного генератора полезно ознакомиться с полными их техническими характеристиками.

Мы рассмотрим генераторы произвольных функций и форм сигналов, начиная с относительно простых моделей, затем наиболее полно опишем массовые генераторы Tektronix серии AFG 3000, и затем обзорно опишем уникальные и дорогие модели генераторов AWG 5000 и 7000. Это даст достаточно полное представление о данном классе генераторов.

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