Принципы построения функциональных генераторов с цифровым синтезом выходных сигналов

February 13, 2012 by admin Комментировать »

Все возрастающие требования к сигналам генераторов (прежде всего, в части стабильности частоты и амплитуды и верности формы) привели разработчиков этих приборов к необходимости перехода на цифровые методы синтеза сигналов и цифровую элементную базу [112-118]. Благодаря ее применению в таких массовых изделиях, как персональные компьютеры и мобильная телефония, цифровые интегральные схемы получили бурное развитие. Это привело к повышению их функциональности и снижению стоимости.

Можно отметить три основных подхода в построении функциональных генераторов на основе цифровой схемотехники:

1.       Применение синтезаторов частоты, резко повышающее ее стабильность и облегчающее точную установку частоты.

2.       Применение прямого цифрового синтеза формы ограниченного числа видов сигналов (см. функциональные схемы генераторов на рис. 1.27 и 1.28).

3.       Применение цифрового синтеза с возможностью задания произвольной формы сигналов с помощью как самого генератора, так и персонального компьютера.

Генераторы типа 1 наиболее дешевые, и их стоимость приближается к стоимости аналоговых функциональных генераторов. Цифровой синтез у них затрагивает только частоту сигнала. Применение цифрового синтеза частоты позволяет резко повысить стабильность частоты генератора и задавать ее в цифровой форме обычно с помощью кнопок ввода чисел.

Формирование синусоидального сигнала осуществляется либо с помощью ХС-ге- нераторов с системой фазовой автоподстройки частоты, либо нелинейным ограничением треугольного сигнала. У многих таких генераторов не предусмотрено формирование треугольного сигнала, а прямоугольные импульсы получают с помощью регенеративного порогового устройства или триггера со счетным запуском. В последнем случае частота меандра вдвое ниже частоты синусоидального сигнала.

Сказанное означает, что у генераторов типа 1 принцип формирования основных сигналов остается аналоговым и сигналы не имеют ступенек и шума квантования, которые присущи сигналам, полученным путем цифрового синтеза. Это важное обстоятельство означает, что данный класс генераторов всегда будет иметь право на жизнь.

Генераторы типа 2 полноценно реализуют прямой цифровой синтез формы сигналов. Качество их сигналов зависит, прежде всего, от разрядности квантования и частоты выборок сигналов из памяти форм. Не представляет особого труда разместить в памяти любое количество форм сигналов, разумеется, разумное, поскольку объем памяти растет с добавлением каждого нового шаблона формы нового сигнала. Многие фирмы выпускают генераторы этого типа по довольно умеренным (но не малым) ценам с числом форм от нескольких форм до нескольких их десятков.

Наконец, генераторы типа 3 наиболее полно реализуют возможности прямого цифрового синтеза, распространяя их на возможность синтеза сигналов произвольной формы. Это требует дополнительных затрат на построение генераторов: нужна память с электрической перезаписью данных, нужны средства отображения форм сигналов и их редактирования и т. д. Это, естественно, повышает стоимость генераторов произвольных функций и произвольных сигналов. В тоже время у таких генераторов нет особого смысла вводить большую библиотеку форм сигналов — их число ограничивают 10—15 формами, поскольку отсутствующую форму пользователь может легко создать самостоятельно и сохранить ее для последующего использования.

Лидирует в разработке генераторов с прямым цифровым синтезом формы корпорация Tektronix. Ее генераторы произвольных функций (AFG) и произвольных форм (AWG) имеют самые высокие частоты дискретизации и обеспечивают генерацию сигналов любой формы с заданным числом отсчетов в очень широком диапазоне частот — от 0,001 Гц до единиц ГГц. Эти генераторы мы рассмотрим отдельно в следующей главе, а ниже рассмотрим генераторы указанных выше типов других фирм.

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